CN1585035A - 用于高温气冷反应堆的气动吸收球停堆装置 - Google Patents

用于高温气冷反应堆的气动吸收球停堆装置 Download PDF

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Abstract

用于高温气冷反应堆的气动吸收球停堆装置，属于核反应堆工程与安全技术领域。该装置主要包括反射层吸收球通道、贮球罐、阀头、与阀头相连的阀杆、弹簧箱、高压气罐、低压气罐以及设置在贮球罐和反射层吸收球通道之间的带有进气口的输球管。高压气罐通过管路和平衡截止阀与弹簧箱相连，并在平衡截止阀与弹簧箱之间设有落球截止阀；低压气罐通过提球截止阀和出气管与贮球罐相连。气动吸收球停堆装置是一种新的落球与提球装置，具有不需要电力驱动、可重复使用、运行稳定可靠、输球效率高等特点。本发明还可推广应用于形状规则的物料颗粒气动输送装置上。

Description

用于高温气冷反应堆的气动吸收球停堆装置
技术领域
本发明涉及一种高温气冷反应堆第二停堆装置，特别涉及一种气动吸收球停堆装置，属于核反应堆工程与安全技术领域。
背景技术
在高温气冷堆技术的发展历史上，已有几种形式的第二停堆装置得到试验或应用：在美国桃花谷(Peach Bottom)反应堆的上反射层内，设置了挂有吸收棒的安全保险丝，当温度超过设定值时，保险丝熔化，吸收棒落入堆芯。在美国圣·符伦堡(Fort St.Vrain)堆中，直径12.6mm的碳化硼吸收球可以通过圆柱型管道进入堆芯。在德国钍高温气冷球床堆(THTR-300)上试验了将直径只有燃料球若干分之一的碳化硼吸收球撒进堆芯的方法，吸收球穿进球床形成一定的分布，可以作为异常情况下(如地震)的停堆手段。以上几种停堆方式均将中子吸收材料直接投入到堆芯核燃料区，不便于中子吸收材料的分离、循环再利用。在中国第一座高温气冷实验堆(HTR-10)应用上的吸收球装置，使用电动机带动丝杠进行贮球罐阀头的开启与关闭，吸收球从贮球罐依靠重力下落，实现反应堆停堆，在反应堆再次启动之前，需要用罗茨风机产生气体流动压头携带吸收球回到贮球罐，上述过程中电动机和罗茨风机均需使用电力驱动，参见周惠忠等人发表的论文“HTR-10第二停堆系统的试验与调试”，(核动力工程，2002年2月，23(1)：45～48.)。
高温气冷实验堆控制棒装置用于反应堆的启动、功率调节和停堆操作，由步进电动机驱动。这样就形成了吸收球停堆装置与控制棒装置的驱动原理类似，均需要电力驱动的设计结果。如果发生反应堆断电事故，控制棒装置再出现卡棒等机械故障，则无法实现控制棒装置或吸收球停堆装置的停堆功能，严重危及反应堆的安全。吸收球停堆装置采用气动原理，则不依赖于电力驱动，在事故工况下，能够可靠地完成反应堆停堆操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种可重复使用、不需电力驱动、运行稳定可靠的应用于高温气冷反应堆的气动吸收球停堆装置。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种用于高温气冷反应堆的气动吸收球停堆装置，该装置含有反射层吸收球通道、贮球罐、设置在贮球罐下部的阀头、与阀头相连的阀杆以及设置在贮球罐和反射层吸收球通道之间的带有进气口的输球管，所述的反射层吸收球通道、贮球罐、阀头和输球管设置在反应堆压力壳内部，其特征在于：该装置还包括与阀杆相连的弹簧箱、高压气罐和低压气罐，所述的高压气罐通过管路和平衡截止阀与弹簧箱相连，并在平衡截止阀与弹簧箱之间的旁路上设有落球截止阀；所述的低压气罐通过提球截止阀和出气管与贮球罐相连。
为了阀杆的传动方向，在所述的阀头与弹簧箱之间的阀杆上设置换向支撑杆。
本发明与现有的电力驱动吸收球停堆装置相比，具有以下优点及突出性效果：(1)本发明提供了一种不需电力驱动的气动吸收球停堆装置，从驱动原理上独立于需要电力驱动的控制棒装置，避免同时失效，可以为事故工况下的反应堆安全停堆提供更可靠的手段。(2)高压气罐、低压气罐、平衡截止阀、落球截止阀、提球截止阀等均位于反应堆压力壳的外部，便于现场维护检修。(3)当反应堆的控制棒装置失效时，落球传动机构能将含碳化硼的中子吸收球落入堆芯侧反射层相应的通道内，实现紧急停堆，其吸收球是投入侧反射层通道内而非堆芯；当反应堆再次临界之前，利用气动输送提球机构将吸收球输送回到位于堆顶的贮球罐内，从而实现顺利开堆；使得该装置具有可重复使用、运动部件少、整机运行稳定可靠、输球效率高等特点。
附图说明
图1为本发明提供的用于高温气冷反应堆的吸收球停堆装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的原理、结构作进一步的详细说明。
本发明所提供的是应用于高温气冷反应堆的气动吸收球停堆装置(如图1所示)。该装置主要包括反射层吸收球通道3、贮球罐5、设置在贮球罐下部的阀头4、与阀头相连的阀杆6、弹簧箱8、高压气罐9、低压气罐10以及设置在贮球罐和反射层吸收球通道之间的带有进气口1的输球管13；所述的反射层吸收球通道、贮球罐、阀头和输球管设置在反应堆压力壳2内部；所述的高压气罐9通过管路和平衡截止阀12与弹簧箱相连，并在平衡截止阀与弹簧箱之间的旁路上设有落球截止阀11；所述的低压气罐通过提球截止阀15和出气管14与贮球罐5相连。
本发明还在所述的阀头4与弹簧箱8之间的阀杆6上设置换向支撑杆7，这样可以使传动机构更加灵活。
在反应堆正常运行时，落球截止阀11关闭，平衡截止阀12打开，由于高压气罐9内的气体压力Pd高于反应堆压力壳2内的气体压力Po，弹簧箱8伸长，通过换向支撑杆7的转向，阀杆6将阀头4提起，使贮球罐5下部的端口关闭，吸收球保持在贮球罐5内部。
落球过程为：关闭平衡截止阀12，然后打开落球截止阀11，弹簧箱8内部的高压气体经过落球截止阀11及相应管路进入反应堆压力壳2，弹簧箱8因内部气压降低而回缩，经过换向支撑杆7的杠杆作用，阀杆6向下移动，阀头4下降，使贮球罐5下部的端口打开，贮存在贮球罐5中的数十万个小直径的吸收球依靠重力下落到反射层吸收球通道3之中，实现安全停堆。
提球过程为：落球截止阀11关闭、平衡截止阀12打开，高压气罐9内的高压气体充入弹簧箱8，弹簧箱8因内部气压升高而伸长，经过换向支撑杆7和阀杆6的杠杆作用，阀头4上提，把贮球罐5的下部端口关闭。提球截止阀15打开，反应堆压力壳2内部的高压气体经过进气口1，夹带着小直径的吸收球以一定的速度沿输球管13向上流动，进入贮球罐5，经过分离，吸收球落入贮球罐，气体沿出气管14流动，经提球截止阀15流入低压气罐10内。
根据高温气冷堆功率的不同，该装置可以布置一套或多套。

Claims (2)

1.一种用于高温气冷反应堆的气动吸收球停堆装置，该装置含有反射层吸收球通道(3)、贮球罐(5)、设置在贮球罐下部的阀头(4)、与阀头(4)相连的阀杆(6)以及设置在贮球罐和反射层吸收球通道之间的带有进气口(1)的输球管(13)，所述的反射层吸收球通道(3)、贮球罐(5)、阀头(4)和输球管(13)设置在反应堆压力壳(2)内部，其特征在于：该装置还包括与阀杆相连的弹簧箱(8)、高压气罐(9)和低压气罐(10)，所述的高压气罐(9)通过管路和平衡截止阀(12)与弹簧箱相连，并在平衡截止阀与弹簧箱之间的旁路上设有落球截止阀(11)；所述的低压气罐(10)通过提球截止阀(15)和出气管(14)与贮球罐(5)相连。
2.按照权利要求1所述的反应堆的气动吸收球停堆装置，其特征在于：在所述的阀头(4)与弹簧箱(8)之间的阀杆上设置换向支撑杆(7)。
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