CN203422934U - 交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆涉及一种用于船舶的核反应堆。其目的是为了提供一种结构简单、使用方便的交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆。本实用新型包括两组在竖直方向交叉布置的压力管（1），每根压力管的上、下端都设有填装阀（2）、卸料阀（3），两个阀门间装有燃料棒和载热剂，两组压力管的交叉部的外围设有内外两层壳体（4、5），外层壳体的外围还设有一防辐射壳体（10），其上端和下端分别设有进、出水阀（11、12），防辐射壳体的外壁上端和下端各自固定设有至少一个肋骨框（13），其与船体反应堆主基座固连，位于内层壳体中的每组压力管的上端分别设有若干不锈钢包覆的碳化硼控制棒（14）。

Description

交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆

技术领域

本实用新型涉及一种核反应堆，特别是涉及一种用于船舶的核反应堆。

背景技术

当前，人类社会过度消耗一次性能源，这种发展方式正在转变。未来40年，安全、清洁、高效、可靠的核能源将是必然选择。

目前，商用船舶动力装置均采用柴油机或者汽轮机装置。随着经济发展，功率为6万千瓦以上的船舶核动力装置必将出现在人们的视野中。“三叉戟”核潜艇的续航力达到100万海里，超大型商船（载重量30万吨以上）的续航力多在1万海里以上。当ULCC（超大型油船）使用核动力装置时，能有效地增加其装载量。大功率跨洋运输商船的核动力装置极具前景。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便的交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆。

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，包括两组在竖直方向交叉布置的压力管，每组压力管的数量至少为60根且相互平行，每根压力管的上端和下端都分别设有填装阀和卸料阀，填装阀和卸料阀之间装有燃料棒和载热剂，两组压力管的交叉部的外围依次设有内外两层壳体，所述内层壳体的上端设有氦气注入阀、重氢气透出阀和溢流阀，内层壳体下端设有一硼酸注入阀，内层壳体与压力管外壁之间以及内层壳体与外层壳体之间都设有慢化重水，内层壳体与压力管外壁之间的慢化重水为常压层，内层壳体与外层壳体之间的慢化重水为带压层，所述常压层的压力小于带压层的压力，内层壳体上设有至少一个压力阀，压力阀自带传感器，所述外层壳体的外围还设有一防辐射壳体，防辐射壳体的上端和下端分别设有进水阀和出水阀，防辐射壳体与外层壳体之间设有屏蔽用轻水，防辐射壳体的外壁上端和下端各自固定设有至少一个肋骨框，肋骨框内设有铅板，肋骨框与船体反应堆主基座固定连接，位于内层壳体中的每组压力管的上端分别设有若干个不锈钢包覆的碳化硼控制棒。

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其中所述位于内层壳体中的每组压力管都固定设有至少一块制荡板，制荡板上开有若干通孔。

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其中所述填装阀和卸料阀的结构相同，都包括阀壳、球阀及球阀杆，所述阀壳内设有相互连通且在同一直线上的进出液通道，阀壳的顶部设有一阀壳顶盖，阀壳顶盖与阀壳之间设有垫床和第一密封圈，所述球阀内设有球阀通道，所述球阀杆的一端穿过阀壳顶盖后与球阀上端的凹槽相连接，所述球阀与阀壳之间设有阀体，阀体的上端固定设有阀体杆，所述阀体杆的横截面呈圆环形，所述球阀杆位于阀体杆内，阀体内设有一内腔及与内腔相连通的阀体通道，所述阀体通道与进出液通道、球阀通道相互连通，阀体通道的一端设有支托料桁架，所述阀体的内腔与球阀的外表面相贴合，球阀与阀体之间设有第二密封圈，阀体与阀壳之间设有第三密封圈，阀体的下端与阀壳之间设有第一轴承及轴承垫，阀体的上端与阀壳顶盖之间设有第二轴承及第四密封圈，所述阀体杆与阀壳顶盖之间设有第三轴承，第三轴承的外侧还设有第五密封圈，球阀杆与阀体杆之间设有第四轴承，第四轴承的外侧还设有第六密封圈，所述阀体杆的外圆周壁上还设有第一压紧螺母，第一压紧螺母与第五密封圈相贴紧，阀体杆的内圆周壁上还设有第二压紧螺母，第二压紧螺母与第六密封圈相贴紧，阀体杆上位于第一压紧螺母的外侧还安装有蜗轮和蜗杆，球阀杆的上端还铰接有一联动杆，所述阀体杆的上端面上还设有若干凹槽，该凹槽用来放置联动杆上远离球阀杆的一端，所述阀壳的侧壁上还开有能够与阀体通道相连通的换料窗口，换料窗口上设有一侧密封盖，侧密封盖与阀壳之间设有侧密封圈。

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其中所述球阀通道的两端处各设有一个沿水平方向的通孔，两个通孔沿球阀通道的轴线中心对称布置，两个通孔的中心连线与球阀通道的轴线呈30度夹角。

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其中所述每个通孔的孔径为球阀通道的孔径的1/3。

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其中所述第四密封圈与所述第六密封圈的结构相同，都包括上迷宫环和下迷宫环，下迷宫环为对剖二件式结构，所述下迷宫环的下方由上到下依次设有压紧环、凹环、月牙环、O型环和不锈钢蝶式波纹弹簧。

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其中所述月牙环、O型环、第二密封圈和第三密封圈都由烧结碳化硅制成，上迷宫环、下迷宫环、压紧环和凹环都由硬质合金制成。

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆与现有技术不同之处在于本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆包括两组在竖直方向交叉布置的压力管，每组压力管的数量至少为60根且相互平行，每根压力管的上端和下端都分别设有填装阀和卸料阀，填装阀和卸料阀之间装有燃料棒和载热剂，两组压力管的交叉部的外围依次设有内外两层壳体，所述内层壳体的上端设有氦气注入阀、重氢气透出阀和溢流阀，内层壳体下端设有一硼酸注入阀，内层壳体与压力管外壁之间以及内层壳体与外层壳体之间都设有慢化重水，内层壳体与压力管外壁之间的慢化重水为常压层，内层壳体与外层壳体之间的慢化重水为带压层，所述常压层的压力小于带压层的压力，内层壳体上设有至少一个压力阀，压力阀自带传感器，所述外层壳体的外围还设有一防辐射壳体，防辐射壳体的上端和下端分别设有进水阀和出水阀，防辐射壳体与外层壳体之间设有屏蔽用轻水，防辐射壳体的外壁上端和下端各自固定设有至少一个肋骨框，肋骨框内设有铅板，肋骨框与船体反应堆主基座固定连接，位于内层壳体中的每组压力管的上端分别设有若干个不锈钢包覆的碳化硼控制棒。由于本实用新型中的两组压力管是交叉布置的，在保障反应堆交叉部分的压力管之间为常规栅距后，所述的常规栅距即相邻两个压力管的中心间距为275mm，使各组管堆的相邻两个压力管之间的中心间距变为2倍的常规栅距，从而能够使各组管堆的卸料阀和填装阀的开档增大40%，方便燃料棒的卸料和填装作业，有效缩小反应堆的堆体积。并且两组压力管相对独立，对其进行保养、维护更为灵活。因此说本实用新型结构简单、使用方便。

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆中位于内层壳体中的每组压力管都固定设有至少一块制荡板，制荡板上开有若干通孔。这样就保证碳化硼控制棒上下运动、腔内的重水自由流动、又能使压力管更加稳固。

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆的填装阀和卸料阀中的球阀杆能够带动球阀相对于阀体转动，而阀体也能够相对于阀壳转动，当将联动杆置于水平位置时，使联动杆的端头位于阀体杆上端面的凹槽内，于是联动杆将球阀杆和阀体杆锁在一起，这样阀体杆在蜗轮、蜗杆的作用下能够带动阀体与球阀一起相对于阀壳进行转动；当将联动杆置于竖直位置时，如果阀体保持静止，以机械手转动球阀杆，球阀就能相对于阀体进行转动。需要更换燃料棒时，操作位于倾斜压力管上方的阀门，此处的阀门为整个交叉管压式反应堆的填料阀门，将填料阀门中的联动杆置于水平位置，之后动力装置带动蜗杆、蜗轮转动，蜗轮又带动阀体杆转动，这样阀体与球阀就会一起相对于阀壳转动。当阀体与球阀一起转过90度时，打开阀壳侧壁上的侧密封盖，从换料窗口处将未使用的燃料棒填装到阀体通道内，位于阀体通道一端的支托料桁架将燃料棒托住，之后更换侧密封圈后再将侧密封盖封住换料窗口，接着将阀体杆往相反方向转动90度即可完成燃料棒的填装工作。当需要将使用后的燃料棒卸出来时，操作位于倾斜压力管下方的阀门，此处的阀门为整个交叉管压式反应堆的卸料阀门，操作过程同上述的燃料棒填装工作过程，只是在阀体与球阀一起转过90度的时候，将用完的燃料棒从换料窗口卸出即可。由此可见，本实用新型能够在正常运转的情形下对其进行填料和卸料的操作。

本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆中球阀通道的两端处各设有一个沿水平方向的通孔，这样当反应堆的个别压力管在紧急封停的过程中，即将联动杆置于竖直位置，此时联动杆的端头从阀体杆上端面的凹槽内脱离，之后以机械手将球阀相对于阀体转到90度的过程中，当将球阀转过20～35度的时候，两个通孔与球阀通道形成S型的泄压道，压力管中的一回路液体在经过该泄压道时，能产生减压、增压、再减压的现象，具有良好的防水锤效应，也就防止了反应堆系统出现大的压力波动。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆的结构图；

图2为本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆中压力管沿图1中A-A线的剖视图；

图3为本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆中内外层壳体的结构图；

图4为本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆中内层壳体的结构图；

图5为安装有本实用新型的核动力装置系统图；

图6为本实用新型中重氢气泄排原理图；

图7为本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆中填装阀或卸料阀的主视剖视图；

图8为本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆中填装阀或卸料阀的第四密封圈的结构图；

图9为本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆中填装阀或卸料阀的俯视剖视图。

具体实施方式

如图1所示，并参照图2所示，本实用新型交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆包括两组在竖直方向交叉布置的压力管1，每组压力管1的数量都为60根且相互平行，每根压力管1的上端和下端都分别设有填装阀2和卸料阀3，整个反应堆设置的填装阀2和卸料阀3的数量都为120个，填装阀2和卸料阀3之间装有燃料棒和载热剂，结合图3、4所示，两组压力管1的交叉部的外围依次设有内外两层壳体4、5，所述内层壳体4的上端设有氦气注入阀6、重氢气透出阀7和溢流阀16，内层壳体4下端设有一硼酸注入阀8，内层壳体4与压力管1外壁之间以及内层壳体4与外层壳体5之间都设有慢化重水，内层壳体4与压力管1外壁之间的慢化重水为常压层，内层壳体4与外层壳体5之间的慢化重水为带压层，所述常压层的压力小于带压层的压力，内层壳体4上设有两个压力阀9，压力阀9自带传感器，所述外层壳体5的外围还设有一防辐射壳体10，防辐射壳体10的上端和下端分别设有进水阀11和出水阀12，防辐射壳体10与外层壳体5之间设有屏蔽用轻水，防辐射壳体10的外壁上端和下端各自固定设有两个肋骨框13，肋骨框13内设有铅板（图中未示出），肋骨框13与船体反应堆主基座固定连接，位于内层壳体4中的每组压力管1的上端分别设有12根不锈钢包覆的碳化硼控制棒14。位于内层壳体4中的每组压力管1的上下端都固定设有一块制荡板15，制荡板15上开有至少12个通孔，孔径为碳化硼控制棒14外径的2倍。这样就保证碳化硼控制棒14上下运动、腔内的重水自由流动、又能使压力管更加稳固。

所述压力管1由Zr-1-Nb合金钢制成，两组压力管1的左、右组管之间位于上下方的夹角都约为72度，常压层中的慢化重水的压力约为4MPa，带压层中的慢化重水的压力约为8MPa。压力管1内的压力约为11MPa，内部设有棒形工业铀，即上述的燃料棒。所述载热剂为轻水，其进堆温度为260℃，出堆温度为303℃。作为载热剂的轻水先由主泵送到蒸发器、冷凝器，再经脱氢、除氧、机械过滤、离子交换和预热后循环进入到压力管1内。常压层与带压层之间的内层壳体4上设有两个压力阀9，压力阀9自带传感器，当压力管1出现破损而使常压层的压力超过设定值时，传感器会将信号传给中央处理器，中央处理器向压力阀9发出打开的命令，于是带压层的重水会进入到常压层中进行强制慢化和冷却。常压层下部即内层壳体4下端设有一硼酸注入阀8，这样就能够对反应堆进行紧急停堆。由于硼酸注入阀8是一个三通阀，所以此阀也可作为常压层和带压层中的重水的注入口。在注入重水的时候，首先打开内层壳体4上的压力阀9，之后将重水从硼酸注入阀8中注入，当带压层的重水压力达到要求时，将压力阀9关闭，之后再调节常压层中的重水的压力达到要求值即可。内层壳体上的溢流阀的泄压值设定为9Mpa，使带压层中聚集的重氢气通过常压层泄出。

此反应堆还可以在线地装填和更换铀棒，每根压力管1中的铀棒为12只。其换料程式是：用机械手打开卸料阀3，在卸出乏料棒的同时再从填装阀2处加入新的铀棒。在首次冷启堆，应将12只控制棒14降到低位，再装入镭钋铍源棒及其余11根新铀棒，常压层的重水的容量慢慢从30%升高到75%左右，在各组管堆反应性、周期及压力达到临界状态的时候，并且后备反应性不小于15%时，第一次卸出启堆源棒及铀棒量共计4只。第二次及以后更换铀料时，每次为管堆所用铀棒量的三分之二，即：一次所卸的乏料棒为8只，再从填装阀2填装8只新铀棒。卸铀棒时将常压层的重水泄出至其容量的69%左右，此时将控制棒14降到低位，整个操作过程使用高压螺杆泵进行，并通过硼酸注入阀8将重水排出。在填装完新的8只铀棒后，再通过硼酸注入阀8慢慢将重水注入到常压层容量的79-82%，不能将常压层注满重水，应留出常压层容积的4%来预防重水的体积膨胀，预留7%作为气腔，预留7%作为紧急注入硼酸使用。此外操纵控制棒14，使反应堆有足够后备反应性。

本反应堆的控制棒14，由于只在重水和重氢气中动作，其阻力很小，这就避免了控制棒14在压力堆中运动时所产生的水击、震动和噪音。

所述防辐射壳体10的厚度约为17mm，距离外层壳体5的距离约为220mm，其由含有1%硼超低碳的Cr、Ni、Ti不锈钢制成，用来减少反应中子和v射线辐射，防止船舶核航迹的形成。所述固定设在防辐射壳体10上的肋骨框13的自身高度约为418mm，肋骨框13内铅板的厚度为368mm。防辐射壳体10的上端和下端分别设有进水阀11和出水阀12，通过采用一回路系统冷却的冷却水作为屏蔽用轻水而对防辐射壳体10进行强制循环冷却。

通过操作控制棒，可作为反应堆热启堆的反应性补偿、反应堆的周期控制以及反应堆功率的微调节。可通过遥控硼酸阀自阀8处注入硼酸，而实现对整个反应堆的紧急停堆。

由于本实用新型中的反应堆中的压力管1分为两组，并且这两组压力管1是交叉布置的，因此其重水用量较之常规重水反应堆要少，在同样的堆功率下能减少15～30%的重水消耗量。本反应堆中的压力管1之间在保障了常规栅距后，所述的常规栅距即相邻两个压力管的中心间距为275mm，在相同的堆功率下，本反应堆所占用的体积较常规的重水反应堆要小，因此常压层和带压层间重水的自由液面也较常规反应堆为小，这样就有利于保持核动力装置船舶的稳定性，从而减小了船舶为保持稳定性所设置的固体压载的装载量，增加了有效船舶装载量。

本实用新型中的两组压力管1在竖直方向交叉布置且燃料棒的上装下卸，从而使得反应堆的中子通量自上而下，依次分别为中区、强区和弱区，这有利提高反应堆的中子利用效率，使铀燃料得以充分地燃耗。

沸水堆具有负的空泡效应，使该反应堆的堆功率具有自调节功能，因此沸水堆用于船舶核动力装置，具有安全的特点。

这种反应堆还方便于压力管的冲洗和清洁工作。

本实用新型中的反应堆在用于船舶时，因其功率的可调节，局部堆管的可封停，以及可以在不停堆的情况下进行燃料铀棒的填装和卸料作业，从而能使船舶的维护和操作性得到提高，提高船舶的生命力、延长船舶核动力装置的使用寿命。

如图5所示，一回路的轻水载热剂经由原主泵17泵送到反应堆18，在吸收反应堆18中原料棒的裂变热量后被送到蒸发器19的一次侧，在此和二回路中的轻水交换能量，之后在冷凝、经过处理（图中未示出处理管路）再返回主泵17的吸入端。二回路轻水由输送泵20，经由加热器21后，再送到蒸发器19的二次侧，在吸收热能后产生过热蒸汽，过热蒸汽再被送到发电汽轮机（图中未示出）。稳压器22跨接于蒸发器（图中未示出稳压器的辅助系统如加热器、喷淋器等）19的出、入口端，这样须保证载热剂系统压力不大于11MPa。

如图6所示，氦气注入阀6是由压力继电器控制的，当其受到的压力大于5MPa时关闭，小于4.6MPa时打开。

重氢气透出阀7是常开阀，只有在紧急状态下才会关闭，例如防止辐射液体外泄的时候。溢流阀16为常闭阀，只有当其受到的压力大于9MPa时才会打开。压力阀9也为常闭阀，只有当其受到的压力大于10MPa才会打开，即供反应堆压力管破裂时紧急使用。所述氦气注入阀6通过管路与储存氦气的气体储压罐53相连，气体储压罐53上还设有另外一条向其内输入氦气的管路，该管路上设有压缩机52，氦气注入阀6与气体储压罐53之间的管路上还设有减压阀54。所述重氢气透出阀7通过管路与重氢气集气器55相连。

常压层中的重氢气排出过程：气体储压罐53中的氦气的压力为12MPa，经减压阀54后其压力变为4.5MPa，之后氦气经氦气注入阀6进入到常压层中，在氦气的带动下，常压层中的重氢气经重氢气透出阀7进入到重氢气集气器55内，重氢气集气器55内的压力维持在3～3.6Mpa，之后再将重氢气输送到重水再制工艺流程中。

带压层中的重氢气排出过程：当带压层内的重氢气不断聚集到其压力大于9MPa时，溢流阀16打开，氦气注入阀6关闭，此时带压层和常压层中的重氢气在带压层中气体压力的作用下经重氢气透出阀7进入到重氢气集气器55内。当带压层中的气体压力低于8.6Mpa时，溢流阀16关闭，而此时常压层内的气体压力为8.6Mpa，由于常压层内的气体压力大于重氢气集气器55内的气体压力，所以常压层内的重氢气继续向重氢气集气器55内排放。随着常压层内的重氢气不断进入到重氢气集气器55内，常压层内的气体压力逐渐减小，当其压力小于4.6MPa时，氦气注入阀6打开，气体储压罐53通过氦气注入阀6向常压层注入氦气，之后氦气再带动重氢气进入到重氢气集气器55内，从而完成重氢气的排出工作。

带压层排出重氢气称为瞬排气，因为带压层内电解生成的重氢气较少，并且因为压差大，带压层排气时间也较短。常压层排出重氢气称为常排气，因为常压层内重氢气的生成速率高。

如图7所示，本实用新型中的填装阀2和卸料阀3都包括阀壳23、球阀24及球阀杆25，所述阀壳23内设有相互连通且在同一直线上的进出液通道26，阀壳23的顶部设有一阀壳顶盖27，阀壳顶盖27与阀壳23之间设有垫床29和第一密封圈28，所述球阀24内设有球阀通道30，所述球阀杆25的一端穿过阀壳顶盖27后与球阀24上端的凹槽相连接，所述球阀24与阀壳23之间设有阀体33，阀体33的上端固定设有阀体杆34，所述阀体杆34的横截面呈圆环形，所述球阀杆25位于阀体杆34内，阀体33内设有一内腔及与内腔相连通的阀体通道35，所述阀体通道35与进出液通道26、球阀通道30相互连通，阀体通道35的一端设有支托料桁架36，所述支托料桁架36为圆环状，在圆环内、外设有若干托杆，托杆之间留有间隙。这样在通过反应堆的填装阀2填装燃料棒时，支托料桁架36能够将燃料棒托住，并且在完成填装工作后，压力管1中的载热剂能够穿过支托料桁架36，同理，载热剂也能顺利地穿过卸料阀3中的支托料桁架36。所述阀体33的内腔与球阀24的外表面相贴合，球阀24与阀体33之间设有第二密封圈37，阀体33与阀壳23之间设有第三密封圈38，阀体33的下端与阀壳23之间设有第一轴承39及轴承垫40，阀体33的上端与阀壳顶盖27之间设有第二轴承41及第四密封圈42。结合图8所示，所述第四密封圈42包括上迷宫环421和下迷宫环422，下迷宫环422为对剖二件式结构，所述下迷宫环422的下方由上到下依次设有压紧环423、凹环424、月牙环425、O型环426和高强度耐高温的不锈钢蝶式波纹弹簧427，所述蝶式波纹弹簧427的材料为0Cr17Ni7Al，所述月牙环425、O型环426及第二、三密封圈37、38均由烧结碳化硅制成，所述上迷宫环421和下迷宫环422、压紧环423、凹环424由WC-Cr-Ni硬质合金制成。所述阀体杆34与阀壳顶盖27之间设有第三轴承43，第三轴承43的外侧还设有第五密封圈44，所述第三轴承43与第五密封圈44之间设有润滑剂，以便第五密封圈44随着阀体杆34转动时减小第五密封圈44与第三轴承43之间的摩擦力。球阀杆25与阀体杆34之间设有第四轴承45，第四轴承45的外侧还设有第六密封圈46，第六密封圈46与第四密封圈42的结构相同，第四轴承45与第六密封圈46之间设有润滑剂，以便球阀杆25在相对于阀体杆34转动时减小第四轴承45与第六密封圈46之间的摩擦力。所述阀体杆34的外圆周壁上还设有第一压紧螺母47，第一压紧螺母47与第五密封圈44相贴紧，阀体杆34的内圆周壁上还设有第二压紧螺母48，第二压紧螺母48与第六密封圈46相贴紧，阀体杆34上位于第一压紧螺母47的外侧还安装有蜗轮31和蜗杆32，球阀杆25的上端还铰接有一联动杆49，所述阀体杆34的上端面上还设有若干凹槽，该凹槽用来放置联动杆49上远离球阀杆25的一端。结合图9所示，所述阀壳23的侧壁上还开有能够与阀体通道35相连通的换料窗口50，换料窗口50上设有一侧密封盖，侧密封盖与阀壳23之间设有侧密封圈。所述球阀通道30的两端处各设有一个沿水平方向的通孔51，两个通孔51沿球阀通道30的轴线中心对称布置，两个通孔51的中心连线与球阀通道30的轴线呈30度夹角，每个通孔51的孔径为球阀通道30的孔径的1/3。

球阀24的材料为包含36%N1以及Cr、Mo和超低碳的不锈钢（殷钢），当需要个别压力管紧急停堆时，只需转过相应压力管的阀门中的球阀24即可，这样就切断了该压力管中的载热剂轻水与总反应堆的联系，整个反应堆能够持续工作。球阀杆25的材料为309不锈钢，阀体33的材料为17-6（00Cr17Ni6Cu4Nb）高强度不锈钢，阀壳23的材料为316L。

球阀24内设置的S型泄压道，具有良好防水锤效应，有效地限制了核一级管系的压力波动，有利于保障反应堆系统的安全，有利于降低反应堆系统和船舶核动力装置的噪音。

本实用新型适用于大型矿石和原油洲际运输商船，破冰船舶及万箱以上集装箱船舶的核动力装置以及军事领域、陆用核能发电领域，可以进行核反应堆动力装置的功率粗调节，使舰艇的生命力和操作性得以提高。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其特征在于：包括两组在竖直方向交叉布置的压力管（1），每组压力管（1）的数量至少为60根且相互平行，每根压力管（1）的上端和下端都分别设有填装阀（2）和卸料阀（3），填装阀（2）和卸料阀（3）之间装有燃料棒和载热剂，两组压力管（1）的交叉部的外围依次设有内外两层壳体（4、5），所述内层壳体（4）的上端设有氦气注入阀（6）、重氢气透出阀（7）和溢流阀（16），内层壳体（4）下端设有一硼酸注入阀（8），内层壳体（4）与压力管（1）外壁之间以及内层壳体（4）与外层壳体（5）之间都设有慢化重水，内层壳体（4）与压力管（1）外壁之间的慢化重水为常压层，内层壳体（4）与外层壳体（5）之间的慢化重水为带压层，所述常压层的压力小于带压层的压力，内层壳体（4）上设有至少一个压力阀（9），压力阀（9）自带传感器，所述外层壳体（5）的外围还设有一防辐射壳体（10），防辐射壳体（10）的上端和下端分别设有进水阀（11）和出水阀（12），防辐射壳体（10）与外层壳体（5）之间设有屏蔽用轻水，防辐射壳体（10）的外壁上端和下端各自固定设有至少一个肋骨框（13），肋骨框（13）内设有铅板，肋骨框（13）与船体反应堆主基座固定连接，位于内层壳体（4）中的每组压力管（1）的上端分别设有若干个不锈钢包覆的碳化硼控制棒（14）。

2.根据权利要求1所述的交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其特征在于：所述位于内层壳体（4）中的每组压力管（1）都固定设有至少一块制荡板（15），制荡板（15）上开有若干通孔。

3.根据权利要求1或2所述的交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其特征在于：所述填装阀（2）和卸料阀（3）的结构相同，都包括阀壳（23）、球阀（24）及球阀杆（25），所述阀壳（23）内设有相互连通且在同一直线上的进出液通道（26），阀壳（23）的顶部设有一阀壳顶盖（27），阀壳顶盖（27）与阀壳（23）之间设有垫床（29）和第一密封圈（28），所述球阀（24）内设有球阀通道（30），所述球阀杆（25）的一端穿过阀壳顶盖（27）后与球阀（24）上端的凹槽相连接，所述球阀（24）与阀壳（23）之间设有阀体（33），阀体（33）的上端固定设有阀体杆（34），所述阀体杆（34）的横截面呈圆环形，所述球阀杆（25）位于阀体杆（34）内，阀体（33）内设有一内腔及与内腔相连通的阀体通道（35），所述阀体通道（35）与进出液通道（26）、球阀通道（30）相互连通，阀体通道（35）的一端设有支托料桁架（36），所述阀体（33）的内腔与球阀（24）的外表面相贴合，球阀（24）与阀体（33）之间设有第二密封圈（37），阀体（33）与阀壳（23）之间设有第三密封圈（38），阀体（33）的下端与阀壳（23）之间设有第一轴承（39）及轴承垫（40），阀体（33）的上端与阀壳顶盖（27）之间设有第二轴承（41）及第四密封圈（42），所述阀体杆（34）与阀壳顶盖（27）之间设有第三轴承（43），第三轴承（43）的外侧还设有第五密封圈（44），球阀杆（25）与阀体杆（34）之间设有第四轴承（45），第四轴承（45）的外侧还设有第六密封圈（46），所述阀体杆（34）的外圆周壁上还设有第一压紧螺母（47），第一压紧螺母（47）与第五密封圈（44）相贴紧，阀体杆（34）的内圆周壁上还设有第二压紧螺母（48），第二压紧螺母（48）与第六密封圈（46）相贴紧，阀体杆（34）上位于第一压紧螺母（47）的外侧还安装有蜗轮（31）和蜗杆（32），球阀杆（25）的上端还铰接有一联动杆（49），所述阀体杆（34）的上端面上还设有若干凹槽，该凹槽用来放置联动杆（49）上远离球阀杆（25）的一端，所述阀壳（23）的侧壁上还开有能够与阀体通道（35）相连通的换料窗口（50），换料窗口（50）上设有一侧密封盖，侧密封盖与阀壳（23）之间设有侧密封圈。

4.根据权利要求3所述的交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其特征在于：所述球阀通道（30）的两端处各设有一个沿水平方向的通孔（51），两个通孔（51）沿球阀通道（30）的轴线中心对称布置，两个通孔（51）的中心连线与球阀通道（30）的轴线呈30度夹角。

5.根据权利要求4所述的交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其特征在于：所述每个通孔（51）的孔径为球阀通道（30）的孔径的1/3。

6.根据权利要求5所述的交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其特征在于：所述第四密封圈（42）与所述第六密封圈（46）的结构相同，都包括上迷宫环（421）和下迷宫环（422），下迷宫环（422）为对剖二件式结构，所述下迷宫环（422）的下方由上到下依次设有压紧环（423）、凹环（424）、月牙环（425）、O型环（426）和不锈钢蝶式波纹弹簧（427）。

7.根据权利要求6所述的交叉管压式重水慢化轻水沸腾反应堆，其特征在于：所述月牙环（425）、O型环（426）、第二密封圈（37）和第三密封圈（38）都由烧结碳化硅制成，上迷宫环（421）、下迷宫环（422）、压紧环（423）和凹环（424）都由硬质合金制成。

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