CN203070787U - 反应堆自紧密封式换料水位控制结构 - Google Patents

反应堆自紧密封式换料水位控制结构 Download PDF

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罗英
王小彬
杨敏
李庆
李翔
付强
邱天
马姝丽
王眉
陈海波
周高斌
谢国福
尹祁伟
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Abstract

本实用新型提供了一种反应堆自紧密封式换料水位控制结构，包括设置在出口接管内的隔热内衬套管、传动连杆、连杆端盖，以及安装在出口接管远离堆芯吊篮一端的接管端盖，所述的传动连杆的一端与隔热内衬套管一端连接构成刚性整体，传动连杆另一端贯穿接管端盖，连杆端盖安装在传动连杆贯穿接管端盖一端上，且与接管端盖通过密封结构进行密封连接；传动连杆靠近连杆端盖的一端套有螺纹套筒，螺纹套筒外侧与接管端盖为螺纹连接，形成驱动副；传动连杆和螺纹套筒之间还设置有密封垫片；连杆端盖内安装有减震弹簧。本实用新型实现了换料中吊篮取放同时保持换料水位不变，使换料得以安全进行，并在反应堆正常运行提供良好密封，且结构简单、经济。

Description

反应堆自紧密封式换料水位控制结构
技术领域
本实用新型涉及一种核反应堆换料水位控制结构，具体是一种核反应堆自紧密封式换料水位控制结构，尤其适用于需移开出口通道才能实现吊篮吊出的堆型，如超临界水冷堆。 
背景技术
现有压水型反应堆工作温度和工作压力较低（温度一般小于300℃、压力一般小于20MPa），在堆芯流体出口接管材料的性能要求上，成熟的国产材料508-III钢已能满足，无需在出口接管内设置隔热内衬套管。因此，现有压水型反应堆一般采用简单出口接管，即在出口接管内部无隔热内衬套管等装置，吊篮的轴向位移不会受到隔热内衬套管限制，可方便地吊出吊篮和完成换料。 
但是在运行条件苛刻的其他类型反应堆，例如超临界水冷堆中，由于运行条件十分苛刻（工作压力为25MPa、温度为500~650℃），如采取同现有的压水型反应堆同样的简单出口接管，则对直接承受该工作压力和工作温度的出口接管材料有非常高的性能要求，目前，尚无能够满足该性能要求的成熟材料。故简单出口接管已不能满足超临界水冷堆的功能要求，而需要在出口接管内设置隔热内衬套管。由于隔热内衬套管径向插入吊篮，限制了吊篮的轴向位移，因此需要设置换料水位控制结构，能够在堆芯换料时，在维持换料水位不变的情况下，径向拔出隔热内衬套管，进而吊出吊篮、完成换料。 
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的缺陷，针对需移开出口通道才能实现吊篮吊出的堆型，如超临界水冷堆，提供了一种能够在堆芯换料时，在维持换料水位不变的情况下，可以实现驱动开口通道插入或拔出吊篮以及压紧筒体，进而实现反应堆的换料和水位控制的自紧密封式换料水位控制结构。 
本实用新型是通过以下技术方案实现的： 
反应堆自紧密封式换料水位控制结构，包括设置在作为堆芯流体出口的出口接管内的隔热内衬套管，所述的反应堆自紧密封式换料水位控制结构还包括传动连杆、连杆端盖，以及安装在出口接管远离堆芯吊篮一端的接管端盖，所述的传动连杆的一端与隔热内衬套管远离堆芯吊篮的一端连接构成一个刚性整体，传动连杆另一端贯穿接管端盖，连杆端盖安装在传动连杆贯穿接管端盖一端上，且与接管端盖通过密封结构进行密封连接。
所述的连接接管端盖和连杆端盖的密封结构为密封卡箍。所述的传动连杆靠近连杆端盖的一端套有螺纹套筒，螺纹套筒外侧与接管端盖为螺纹连接，形成驱动副。 
所述的传动连杆和螺纹套筒之间还设置有密封垫片。 
所述的连杆端盖与传动连杆之间设置有减震弹簧。 
所述的接管端盖与出口接管之间通过螺栓连接。 
基于以上的技术方案，本实用新型实现了在需移开出口通道才能实现吊篮吊出的堆型，如超临界水冷堆中，在堆堆芯换料时，能够在保持堆芯水位不变的情况下，将设置在出口接管内的隔热内衬套管插入、拔出吊篮，从而使得吊篮能够顺利地吊出，完成堆芯换料；进一步地，在反应堆堆正常运行时，本实用新型的技术方案还实现了为反应堆一回路流体提供自紧式密封、保护内部机构的技术效果，并能够降低部件的振动、压力疲劳腐蚀，提高部件的可靠性与使用寿命，增加安全性，降低经济成本。 
附图说明
图1反应堆自紧密封式换料水位控制结构示意图
图2 反应堆自紧密封式换料水位控制结构自紧密封部位局部放大图
在图中：1-反应堆压力容器筒体；2-出口接管；3-隔热内衬套管；4-接管端盖；5-堆芯吊篮；6-压紧筒体；7-传动连杆；8-螺纹套筒；9-连杆端盖；10-减震弹簧；11-密封垫片；12-密封卡箍。 
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，就本实用新型提供的一种反应堆自紧密封式换料水位控制结构进行进一步的介绍： 
如附图1所示，反应堆自紧密封式换料水位控制结构，包括设置在出口接管2内的隔热内衬套管3，出口接管2和隔热内衬套管3设置在反应堆堆芯吊篮5上，作为堆芯流体出口。隔热内衬套管3插入堆芯吊篮5的一端为开口端，远离堆芯吊篮5一端为闭合端，在闭合端之前隔热内衬套管3上开有与出口接管2的开口对应的开口，供反应堆堆芯流体流入主管道，如附图1中所示的箭头方向为堆芯一回路流体的流动方向，其特征在于：所述的反应堆自紧密封式换料水位控制结构还包括传动连杆7、连杆端盖9以及安装在出口接管2远离堆芯吊篮一端的接管端盖4，所述的传动连杆7的一端与隔热内衬套管3闭合端连接构成一个刚性整体，传动连杆7另一端贯穿接管端盖4，连杆端盖9安装在传动连杆7贯穿接管端盖4一端上，且与接管端盖4通过密封结构进行密封连接。
所述的接管端盖4与出口接管2之间通过螺栓进行密封连接。 
如附图2所示，所述的连接接管端盖4和连杆端盖9的密封结构为密封卡箍12，密封卡箍12选用现有技术中任何一种成熟产品均可满足要求，包含两块翻边C字型卡套，通过紧固件连接为一整体，安装时通过卡套与接管端盖4、连杆端盖9接触的斜面提供保持密封的密封比压，从而实现密封效果。连杆端盖9与接管端盖4之间的密封连接可以通过现有技术中任何一种密封结构实现，不仅限于密封卡箍。 
所述的传动连杆7靠近连杆端盖9的一端套有螺纹套筒8，螺纹套筒8外侧与接管端盖4为螺纹连接，形成一个螺纹驱动副。 
所述的传动连杆7和螺纹套筒8之间还设置有密封垫片11。 
在所述的连杆端盖9内，与传动连杆7对应处安装有减震弹簧10。 
反应堆自紧密封式换料水位控制结构的工作过程如下： 
在反应堆中，堆芯吊篮5内设有压紧筒体6，吊篮5和压紧筒体6上设置有出口通过隔热内衬套管3供堆芯流体流出堆芯，如附图1中所示的箭头方向为堆芯一回路流体的流动方向。由于出口接管2所用材料性能无法满足直接承受工作温度和工作压力较高的反应堆，如超临界水冷堆的要求，因此，在出口接管2内套装了隔热内衬套管3，该隔热内衬套管3径向插入堆芯吊篮5和压紧筒体6中。
当反应堆需要换料时，由于隔热内衬套管3的限制，堆芯吊篮5无法取出，此时，开启密封卡箍12和连杆端盖9，适当旋出与接管端盖4螺纹连接的螺纹套筒8，同时拉动传动连杆7，并使传动连杆7与螺纹套筒8基本保持同步移动，从而将与传动连杆7刚性连接的隔热内衬套管3拔出吊篮5和压紧筒体6，即可将吊篮5吊出反应堆压力容器筒体1进而实现反应堆换料。 
在堆芯换料的过程中，反应堆压力容器需开盖，换料期间反应堆压力容器内压仅为冷却剂流体静压力（冷却剂高度不超过6m），压力较小，而传动连杆7与螺纹套筒8的基本同步移动，使得设置在传动连杆7和螺纹套筒8之间的密封垫片11仍具有密封效果，因此实现了换料期间一回路流体的密封，实现了对换料水位的控制。 
当燃料元件更换完毕后，将吊篮5和压紧筒体6吊入反应堆压力容器筒体1，旋进与接管端盖4螺纹连接的螺纹套筒8，挤压密封垫片11和传动连杆7，由于传动连杆7与隔热内衬套管3为一刚性整体，从而将隔热内衬套管3径向插入吊篮5和压紧筒体6，随后在连杆端盖9中安装减震弹簧10，安装好之后将连杆端盖9扣在传动连杆7上，并扣上密封卡箍12，将接管端盖4和连杆端盖9进行密封连接。 
本实用新型提供的反应堆自紧密封式换料水位控制结构，不仅实现了在反应堆正常运行过程中对高温高压一回路流体的多重密封，提高反应堆运行的安全性，同时实现了反应堆换料期间对一回路流体的密封，实现了对换料水位的控制，使反应堆换料工作得以安全、顺利进行。 
对本实用新型技术效果的进一步说明如下： 
在反应堆正常运行过程中，该结构对反应堆高温高压一回路流体实现了多重密封：接管端盖4与出口接管2间的螺栓连接实现了高温高压一回路流体的密封；连杆端盖9通过密封卡箍12与接管端盖4密封连接，起到保护内部机构、再次密封、提供减震着力点的作用；反应堆运行时的筒体内压大部分通过传动连杆7传递到密封垫片11和螺纹套筒8上，使密封垫片得以压紧，又带来了反应堆一回路流体的再次自紧式密封。
在反应堆换料期间，连杆端盖9通过密封卡箍12与接管端盖4之间的密封连接已解除，但由于换料期间反应堆压力容器内压仅为小于6m高度的冷却剂流体静压力，压力较小，而传动连杆7与螺纹套筒8的基本同步移动，使得设置在传动连杆7和螺纹套筒8之间的密封垫片11仍具有密封效果，因此实现了换料期间一回路流体的密封，实现了对换料水位的控制。 
进一步地，当反应堆正常运行时，筒体内压大部分通过传动连杆7传递到密封垫片11和螺纹套筒8上，筒体内压小部分通过传动连杆7传递到减震弹簧10和连杆端盖9上，减小螺纹套筒8与接管端盖4间螺纹副的振动，从而避免螺纹副的疲劳腐蚀，提高了部件的可靠性与使用寿命，增加安全性，降低经济成本。 

Claims (6)

1.反应堆自紧密封式换料水位控制结构，包括设置在作为堆芯流体出口的出口接管（2）内的隔热内衬套管（3），其特征在于：所述的反应堆自紧密封式换料水位控制结构还包括传动连杆（7）、连杆端盖（9）以及密封安装在出口接管（2）远离堆芯吊篮一端的接管端盖（4），所述的传动连杆（7）的一端与隔热内衬套管（3）远离堆芯吊篮的一端连接构成一个刚性整体，传动连杆（7）另一端贯穿接管端盖（4），连杆端盖（9）安装在传动连杆（7）贯穿接管端盖（4）一端上，且与接管端盖（4）通过密封结构进行密封连接。
2.如权利要求1所述的反应堆自紧密封式换料水位控制结构，其特征在于：所述的连接接管端盖（4）和连杆端盖（9）的密封结构为密封卡箍（12）。
3.如权利要求1所述的反应堆自紧密封式换料水位控制结构，其特征在于：所述的传动连杆（7）靠近连杆端盖（9）的一端套有螺纹套筒（8），螺纹套筒（8）外侧与接管端盖（4）为螺纹连接，形成驱动副。
4.如权利要求3所述的反应堆自紧密封式换料水位控制结构，其特征在于：所述的传动连杆（7）和螺纹套筒（8）之间还设置有密封垫片（11）。
5.如权利要求1～4任一项所述的反应堆自紧密封式换料水位控制结构，其特征在于：所述的连杆端盖（9）与传动连杆（7）之间设置有减震弹簧（10）。
6.如权利要求1所述的反应堆自紧密封式换料水位控制结构，其特征在于：所述的接管端盖（4）通过螺栓连接安装在出口接管（2）上。
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