CN205016249U - 一体化反应堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一体化反应堆，包括压力容器(100)以及容纳于所述压力容器(100)内部的堆芯(200)、蒸汽发生器(300)、隔板(400)，所述蒸汽发生器(300)设置在所述堆芯(200)的外周，所述蒸汽发生器(300)与所述堆芯(200)通过所述隔板(400)隔开。本实用新型的一体化反应堆通过将稳压器、堆芯和蒸汽发生器融合在一起，使其能够适用于空间有限紧凑式船艇中，减少占用空间，并将放射性完全包容在压力容器内，大大提高了船艇空间的合理利用率、提高了反应堆的安全性和可靠性。

Description

一体化反应堆

技术领域

本实用新型涉及核工程技术领域，更具体的说，涉及一种紧凑式船(艇)用一体化反应堆。

背景技术

由于船(艇)的船舱高度有限，使用反应堆和蒸汽发生器分开布置的传统反应堆或者蒸汽发生器在堆芯顶部的一体化反应堆，有两大缺点：

1无法将反应堆冷却剂系统和二次侧系统布置在一个船舱内，为了满足布置要求将被迫增加船艇体高度或者取消某些重要装置，严重影响了船艇的速度和有效武器载量；

2如果核潜艇在运行时受到爆炸冲击波和巨浪冲击时，将严重影响船艇自身安全和反应堆的安全。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种一体化反应堆，解决现有技术中反应堆和蒸汽发生器分开布置造成的空间占用大、安全性和可靠性容易受到外界环境的影响等问题。

本实用新型解决上述问题的技术方案为：提供一种一体化反应堆，包括压力容器以及容纳于所述压力容器内部的堆芯、蒸汽发生器、隔板，所述蒸汽发生器设置在所述堆芯的外周，所述蒸汽发生器与所述堆芯通过所述隔板隔开。

在本实用新型提供的一体化反应堆中，所述压力容器包括盖体和筒体，所述盖体和所述筒体之间通过法兰连接，所述堆芯、蒸汽发生器、隔板设置于所述筒体的内部空间中。

在本实用新型提供的一体化反应堆中，所述一体化反应堆还包括有稳压器，所述稳压器设置于所述盖体的内部空间中；所述稳压器包括储水容器、浸没于所述储水容器的电加热器、设置于所述盖体上的稳压器安全阀、用于连通所述筒体的内部空间和所述盖体的内部空间的稳压器连通管。

在本实用新型提供的一体化反应堆中，所述隔板从堆芯支撑板边缘向上延伸而出，所述堆芯位于所述隔板内侧；所述堆芯支撑板开设有循环孔，所述堆芯支撑板底部设置有至少一个主冷却剂泵，所述主冷却剂泵抽动冷却剂经过所述循环孔从所述堆芯进入所述蒸汽发生器。

在本实用新型提供的一体化反应堆中，所述蒸汽发生器包括水入口联箱、蒸汽出口联箱和传热管，所述传热管分布在所述隔板与所述筒体的侧壁之间。

在本实用新型提供的一体化反应堆中，所述蒸汽发生器采用一个圆形、或者2个1/2圆形、或者3个1/3圆形、或者4个1/4圆形的蒸汽发生器。

在本实用新型提供的一体化反应堆中，所述蒸汽发生器为直流竖排式蒸汽发生器、直流横排式蒸汽发生器、U型管式蒸汽发生器中的一种。

在本实用新型提供的一体化反应堆中，所述水入口联箱通过入水管与给水泵连通；所述蒸汽出口联箱通过出气管与主蒸汽联箱连通。

在本实用新型提供的一体化反应堆中，所述压力容器底部还设置有用于调节冷却剂装量的上充系统，所述上充系统包括上充泵、上充管道和上充阀门。

实施本实用新型，具有如下有益效果：一体化反应堆通过将稳压器、堆芯和蒸汽发生器融合在一起，使其能够适用于空间有限紧凑式船艇中，减少占用空间，并将放射性完全包容在压力容器内，大大提高了船艇空间的合理利用率、提高了反应堆的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一体化反应堆较佳实施例的主视剖面结构示意图；

图2为本实用新型一体化反应堆较佳实施例的总装结构示意图；

图3为本实用新型一体化反应堆中压力容器的主视结构示意图；

图4为本实用新型一体化反应堆中压力容器的内部俯视结构示意图；

图5为本实用新型一体化反应堆安装直流竖排式蒸汽发生器时的俯视剖面结构示意图；

图6为本实用新型一体化反应堆安装直流竖排式蒸汽发生器时的主视剖面结构示意图；

图7为本实用新型一体化反应堆安装直流横排式蒸汽发生器时的俯视剖面结构示意图；

图8为本实用新型一体化反应堆安装直流横排式蒸汽发生器时的主视剖面结构示意图；

图9为本实用新型一体化反应堆中U型管式蒸汽发生器与联箱之间连接的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

现有船艇用的反应堆，将反应堆和蒸汽发生器分开布置，为了满足布置要求将被迫增加或者取消某些重要装置，严重影响了船艇的速度和有效武器载量，受到爆炸冲击和巨浪冲击会危及船艇自身安全和反应堆的安全。

本实用新型的主要创新点在于：把堆芯200和蒸汽发生器300融合在一起，克服了现有反应堆的缺点，并将放射性完全包容在压力容器100内，大大提高了船艇空间的合理利用率、提高了反应堆的安全性和可靠性。

图1示出了本实用新型一体化反应堆较佳实施例的主视剖面结构，如图1所示，一体化反应堆包括：压力容器100、堆芯200、蒸汽发生器300、隔板400。堆芯200、蒸汽发生器300、隔板400全部容纳在压力容器100内部，堆芯200与蒸汽发生器300之间的换热过程直接在压力容器100完成，放射性泄露的风险降低，使得船艇抗冲击、颠簸的能力显著提高，紧凑式的布局更加可以减少空间占用，无需刻意改造船艇体结构即可顺利安装和运转。

在本实施例中，堆芯200和蒸汽发生器300被隔板400隔开，隔板400大体为上下开口的筒状结构，隔板400内测为堆芯200，隔板400外测为蒸汽发生器300，即蒸汽发生器300设置在堆芯200的外周并被隔板400隔开，冷却剂浸没堆芯200和隔板400，并在主冷却剂泵600的作用下在隔板400内测和外侧循环流动。冷却剂的循环流动和换热方式大体为：冷却剂在与堆芯200接触的过程中被加热，在主冷却剂泵600的抽动下从隔板400的底部流出并与设置在隔板400外侧的蒸汽发生器300接触完成换热反应，换热反应过程中冷却剂的温度会降低，蒸汽发生器300会被加热进而产生蒸汽从管道流出，温度降低后的冷却剂从隔板400上端重新流入隔板400内测与堆芯200接触，冷却剂重复上述的循环流动过程实现热量从堆芯200向蒸汽发生器300的转移。

堆芯200设置在堆芯支撑板210上，隔板400直接与堆芯支撑板210边缘连接，例如，隔板400可以从堆芯支撑板210边缘向上延伸而出，这样位于隔板400内侧的堆芯200即与位于隔板400外侧的蒸汽发生器300隔开；堆芯支撑板210开设有循环孔220，堆芯支撑板210底部设置有至少一个主冷却剂泵600，主冷却剂泵600与循环孔220最好对准设置，主冷却剂泵600抽动冷却剂经过循环孔220从堆芯200进入蒸汽发生器300。

图2示出了本实用新型一体化反应堆较佳实施例的总装结构，如图2所示，与一体化反应堆配合工作的还包括有主蒸汽联箱700、汽轮机880、冷凝器900、给水泵600。主蒸汽联箱700、给水泵600分别与蒸汽发生器300连通，在给水泵600的作用下持续为蒸汽发生器300供水，蒸汽发生器300将水持续的转化为水蒸气，产生的水蒸汽通过管道进入主蒸汽联箱700予以收集，将收集的水蒸汽引入汽轮机880完成作功(或者发电)过程，排出的蒸汽进入冷凝器900冷凝成水可以继续为给水泵600供水。

图3示出了本实用新型一体化反应堆中压力容器100的主视结构，如图3所示，压力容器100包括盖体110和筒体120，盖体110和筒体120之间通过法兰130连接，法兰130配合密封垫使用，防止压力容器100内的流体泄漏，堆芯200(参见图1)、蒸汽发生器300(参见图1)、隔板400(参见图1)设置于筒体120的内部空间中，产热和换热过程全部在筒体120的内部空间中进行，由于压力容器100具有很好的密封性，可以较好防止核燃料放射泄漏。在本实施例中，一体化反应堆还包括有稳压器500(参见图1)，稳压器500设置于盖体110的内部空间中，调节反应堆系统的压力，包括储水容器(图中未示出)、电加热器(图中未示出)、稳压器安全阀510、稳压器连通管520。电加热器浸没于储水容器中，通过控制电加热器的开关，进而控制蒸汽产生量，已达到调节压力容器100内部压力的作用，稳压器安全阀510设置于盖体110上，开启后排气以实现降压。稳压器连通管520用于连通筒体120的内部空间和盖体110的内部空间，使得筒体120的内部空间和盖体110的内部空间压力一致，调节稳压器500可以实现整个压力容器100中的压力控制。

图4示出了本实用新型一体化反应堆中压力容器100的内部俯视结构，如图4所示，隔板400将压力容器100的筒体120部分分隔为两部分：隔板内测410和隔板外侧420。隔板内测410用于容纳堆芯200，冷却剂在此处与堆芯200接触并被加热；隔板外测420用于安装蒸汽发生器300，被加热的冷却剂在此处与蒸汽发生器300接触实现换热，隔板外侧420的截面通常为图中所述的环形，由于空间有限，蒸汽发生器300中起主要换热作用的换热管分布在隔板外侧420，换热管分布最好为均匀分布，避免蒸汽的产生不均。压力容器100中的冷却剂浸没堆芯200和隔板400，并在隔板内测410和隔板外侧420持续循环流动以实现换热过程。

在本实用新型中，蒸汽发生器300为直流横排式蒸汽发生器(见图5、图6)、直流横排式蒸汽发生器(见图7、图8)、U型管式蒸汽发生器(见图9)中的一种。

图5示出了本实用新型一体化反应堆安装直流竖排式蒸汽发生器时的俯视剖面结构，如图5所示，直流竖排式蒸汽发生器采用2个1/2圆形的直流式蒸汽发生器300，相对设置于隔板外侧420的环形空间中，当然，直流竖排式蒸汽发生器也可以采用一个圆形、或者3个1/3圆形、或者4个1/4圆形的直流式蒸汽发生器300，共同安装于隔板外侧420的环形空间中。图6示出了本实用新型一体化反应堆安装直流竖排式蒸汽发生器时的主视剖面结构，如图6所示，每个直流竖排式蒸汽发生器包括一个水入口联箱310、一个蒸汽出口联箱320和多根传热管330。水入口联箱310与入水管340连通，蒸汽出口联箱320与出气管350连通。竖排式传热管330为直管，延伸方向与压力容器100的侧壁大体平行，传热管330的下端连通水入口联箱310，传热管330的上端连通蒸汽出口联箱320，即水入口联箱310设置在筒体120的下端，蒸汽出口联箱320设置在筒体120的上端，水入口联箱310和蒸汽出口联箱320之间设置有多根平行的传热管330。冷却剂从蒸汽发生器300的底部流入，上部流出，主给水从底部进入水入口联箱310，在传热管330中被加热为蒸汽进入蒸汽出口联箱320，蒸汽发生器300中的水位低于蒸汽出口联箱320的出气管350的连接点。

图7示出了本实用新型一体化反应堆安装直流横排式蒸汽发生器时的俯视剖面结构，如图7所示，直流横排式蒸汽发生器采用2个1/2圆形的直流式蒸汽发生器300，相对设置于隔板外侧420的环形空间中，当然，直流横排式蒸汽发生器也可以采用一个圆形、或者3个1/3圆形、或者4个1/4圆形的直流式蒸汽发生器300，共同安装于隔板外侧420的环形空间中。图8示出了本实用新型一体化反应堆安装直流横排式蒸汽发生器时的主视剖面结构，如图8所示，每个直流横排式蒸汽发生器包括一个水入口联箱310、一个蒸汽出口联箱320和多根传热管330。水入口联箱310与入水管340连通，蒸汽出口联箱320与出气管350连通。横排式传热管330的延伸方向与水平方向大体平行，传热管330的一端连通水入口联箱310，传热管330的另一端连通蒸汽出口联箱320，水入口联箱310和蒸汽出口联箱320都为长条形，延伸方向大体与竖直方向平行，即每根传热管330为一个圆形、或者1/2个圆形、1/3圆形、或者1/4圆形，传热管330的延伸方向大体与水平方向平行。与直流竖排式蒸汽发生器310大体相同的是，冷却剂从蒸汽发生器300的底部流入，上部流出，主给水从底部进入水入口联箱310，在传热管330中被加热为蒸汽进入蒸汽出口联箱320，蒸汽发生器300中的水位低于蒸汽出口联箱320的出气管350的连接点。

图9示出了本实用新型一体化反应堆中U型管式蒸汽发生器与联箱之间连接的结构，如图9所示，每个U型管式蒸汽发生器包括一个水入口联箱310、一个蒸汽出口联箱320和多根U型传热管330。水入口联箱310与入水管340连通，蒸汽出口联箱320与出气管350连通。U型传热管330的一端连通水入口联箱310，传热管330的另一端连通蒸汽出口联箱320。与直流竖排式蒸汽发生器或者直流横排式蒸汽发生器大体相同的是，U型管式蒸汽发生器330采用一个圆形、或者2个1/2圆形、或者3个1/3圆形，或者4个1/4圆形的U型流动方式的蒸汽发生器300，冷却剂从蒸汽发生器300的上部流入，上部流出，主给水从上部进入水入口联箱310，在传热管330中被加热为蒸汽进入蒸汽出口联箱320，蒸汽发生器300中的水位低于蒸汽出口联箱320的出气管350的连接点。

在本实用新型蒸汽发生器300的上述三个实施例中，都具有与图2类似的总装过程中，参见图2可知，水入口联箱310通过管道与给水泵600连通，蒸汽出口联箱320通过管道与主蒸汽联箱700连通。另外，压力容器100底部还设置有上充系统800(参见图2)，上充系统800包括上充泵、上充管道和上充阀门，用于清洁反应堆冷却剂和调节反应堆系统的冷却剂装量。

显然，上面描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (9)

1.一体化反应堆，其特征在于，包括压力容器(100)以及容纳于所述压力容器(100)内部的堆芯(200)、蒸汽发生器(300)、隔板(400)，所述蒸汽发生器(300)设置在所述堆芯(200)的外周，所述蒸汽发生器(300)与所述堆芯(200)通过所述隔板(400)隔开。

2.根据权利要求1所述的一体化反应堆，其特征在于，所述压力容器(100)包括盖体(110)和筒体(120)，所述盖体(110)和所述筒体(120)之间通过法兰连接，所述堆芯(200)、蒸汽发生器(300)、隔板(400)设置于所述筒体(120)的内部空间中。

3.根据权利要求2所述的一体化反应堆，其特征在于，所述一体化反应堆还包括有稳压器(500)，所述稳压器(500)设置于所述盖体(110)的内部空间中；所述稳压器(500)包括储水容器、浸没于所述储水容器的电加热器、设置于所述盖体(110)上的稳压器安全阀(510)、用于连通所述筒体(120)的内部空间和所述盖体(110)的内部空间的稳压器连通管(520)。

4.根据权利要求1所述的一体化反应堆，其特征在于，所述隔板(400)从堆芯支撑板(210)边缘向上延伸而出，所述堆芯(200)位于所述隔板(400)内侧；所述堆芯支撑板(210)开设有循环孔(220)，所述堆芯支撑板(210)底部设置有至少一个主冷却剂泵(600)，所述主冷却剂泵(600)抽动冷却剂经过所述循环孔(220)从所述堆芯(200)进入所述蒸汽发生器(300)。

5.根据权利要求1所述的一体化反应堆，其特征在于，所述蒸汽发生器(300)包括水入口联箱(310)、蒸汽出口联箱(320)和传热管(330)，所述传热管(330)分布在所述隔板(400)与所述筒体(120)的侧壁之间。

6.根据权利要求1所述的一体化反应堆，其特征在于，所述蒸汽发生器(300)采用一个圆形、或者2个1/2圆形、或者3个1/3圆形、或者4个1/4圆形的蒸汽发生器(300)。

7.根据权利要求6所述的一体化反应堆，其特征在于，所述蒸汽发生器(300)为直流竖排式蒸汽发生器、直流横排式蒸汽发生器、U型管式蒸汽发生器中的一种。

8.根据权利要求6所述的一体化反应堆，其特征在于，所述水入口联箱(310)通过入水管(340)与给水泵(600)连通；所述蒸汽出口联箱(320)通过出气管(350)与主蒸汽联箱(700)连通。

9.根据权利要求1所述的一体化反应堆，其特征在于，所述压力容器(100)底部还设置有用于调节冷却剂装量的上充系统(800)，所述上充系统(800)包括上充泵、上充管道和上充阀门。