CN207302649U - 一种含有y型循环管的液态无窗散裂结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，包括筒体，筒体内设置有Y型结构的上行管，冷却剂上行管的两端与筒体内壁之间分别留有空隙，筒体下端封闭，上行管的上行管支管之间为轰击区域，轰击区域上方设置有质子轨道，质子轨道与轰击区域连通，上行管内设置有用于提供循环动力的驱动装置；筒体内的上行管的上行管主管的外部与筒体之间设置有换热器，换热器上方的筒体内部为上腔室，换热器下方的筒体内部为下腔室，换热器和上行管分别将上腔室与下腔室连通成循环回路。本实用新型结构设计巧妙，适用广泛，具有极大的推广价值。

Description

一种含有Y型循环管的液态无窗散裂结构

技术领域

本实用新型属于核设备技术领域，尤其是涉及一种含有Y型循环管的液态无窗散裂结构。

背景技术

ADS(Accelerator Driven Sub-critical system)系统由质子加速器、散裂靶和次临界反应堆构成。次临界反应堆由于其燃料选择无法完成自持核反应，必须由外界(即质子加速器和散裂靶)提供高能中子。该系统采用加速质子轰击重金属靶标来产生高能中子。在该过程中会放出大量热量，故散裂靶本身需要独立的散热系统以保证稳定运行。

传统靶设计需要将换热系统以及冷却剂泵外置，导致系统体积庞大。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，以解决上述问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，包括筒体，筒体内设置有Y型结构的冷却剂上行管，冷却剂上行管的两端与筒体内壁之间分别留有空隙，筒体下端封闭，冷却剂上行管的上行管支管之间为轰击区域，轰击区域上方设置有质子轨道，质子轨道与轰击区域连通，冷却剂上行管内设置有用于提供循环动力的驱动装置；筒体内的冷却剂上行管的上行管主管的外部与筒体之间设置有换热器，换热器上方的筒体内部为上腔室，换热器下方的筒体内部为下腔室，换热器和冷却剂上行管分别将上腔室与下腔室连通成循环回路。

进一步的，所述换热器包括支撑筒、散热管、环形的上固定板和下固定板，支撑筒套在上行管主管的外部，上固定板和下固定板分别固定在支撑筒的两端，上固定板和下固定板的内侧壁分别与支撑筒的外侧壁固接，上固定板和下固定板的外侧壁分别与筒体的内侧壁固接，筒体与支撑筒之间设置有若干根散热管，散热管的两端分别固定在上固定板和下固定板上，散热管与散热管之间留有间隙，上腔室与下腔室之间通过散热管连通，上固定板、下固定板、筒体和支撑筒之间的散热管与散热管之间的空腔为换热腔，换热腔与上腔室和下腔室不连通，换热腔内的靠近下固定板的筒体上开有冷却剂入口，换热腔内靠近上固定板的筒体上开有冷却剂出口。

进一步的，所述散热管的轴线与筒体的轴线平行，散热管围绕着支撑筒均匀设置，上固定板靠近上行管主管的上端，下固定板与上行管主管的下端齐平。

进一步的，筒体的底部为半球形结构，上行管主管的下端向下延伸到筒体的底部的半球形结构的圆心所在的水平面处。

进一步的，上行管支管的外侧壁分别与筒体的内侧壁相切，上行管支管的外管径小于筒体的内径的半径。

进一步的，上行管支管的上端设置有相对于筒体的轴线对称设置的L型结构的挡板，挡板相对的一侧壁为弧形结构且分别与上行管支管的侧壁相切，相对的挡板的侧壁的半径大于相切的上行管支管的半径，质子轨道设置在两个弧形结构的挡板侧壁之间，挡板的另一侧壁的自由端分别与筒体的内壁固接，这一侧壁与筒体的轴线和上行管支管的轴线所在的平面平行,这一侧壁远离上行管支管。

进一步的，挡板的上端向上延伸并且与上腔室上方的筒体固接。

进一步的，所述驱动装置为驱动涡轮，驱动涡轮设置在上行管支管的中部，驱动涡轮设置在涡轮旋转轴上，涡轮旋转轴由电机驱动。

进一步的，轰击区域下端的上行管支管内设置有将轰击区域与上腔室连通的冷却剂流道，冷却剂流道贯穿上行管支管，冷却剂流道与上行管支管相对独立，冷却剂流道向斜下方倾斜。

进一步的，所述筒体的外圆周壁上设置有与轰击区域对应的燃料组件，轰击区域位于燃料组件围成的区域的中部。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种含有Y型循环管的液态无窗散裂结构具有以下优势：

(1)本实用新型的结构设计巧妙，结构紧凑，有效缩减了液态无窗靶的体积，具有极大的推广价值；

(2)本实用新型的液态靶不用像固态靶标定期更换，液态靶的使用时间更长，散热也更加的快。实用新型实用新型

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为图1中F-F处的剖视图；

图3为图1中G-G处的剖视图；

图4为图1中H-H处的剖视图。

附图标记说明：

1、筒体；101、冷却剂入口；102、冷却剂出口；2、冷却剂上行管；201、上行管主管；202、上行管支管；3、换热器；301、支撑筒；302、散热管；303、上固定板；304、下固定板；4、质子轨道；5、挡板；6、驱动涡轮；7、燃料组件；a、上腔室；b、下腔室；c、换热腔；d、轰击区域；e、冷却剂流道。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，包括筒体1，筒体1内设置有Y型结构的冷却剂上行管2，冷却剂上行管2包括下部的上行管主管201和上部的两个上行管支管202。上行管主管201与筒体1同轴心设置，上行管支管202的直径小于筒体1的半径，上行管支管202的轴线与筒体1的轴线平行，上行管支管202相对于筒体1的轴线对称设置，上行管支管202的外壁与筒体1的内壁相切。上行管主管201下方的筒体1为半球形结构，上行管主管201的下端向下延伸到筒体1的底部的圆心所在的水平面处。上行管支管202的上端不与筒体1内壁接触，上行管支管202的上端与筒体1内壁之间留有空隙。

如图1、4所示，上行管主管201与筒体1之间设置有换热器3，换热器3包括支撑筒301、散热管302、环形的上固定板303和下固定板304，支撑筒301套在上行管主管201的外部，支撑筒301的内径等于上行管主管201的外径。上固定板303和下固定板304分别固定在支撑筒301的两端，上固定板303和下固定板304的内侧壁分别与支撑筒301的外侧壁固接，上固定板303和下固定板304的外侧壁分别与筒体1的内侧壁固接。散热管302设置在筒体1与支撑筒301之间，散热管302的两端分别固定在上固定板303和下固定板304上，散热管302的轴线与筒体1的轴线平行，散热管302围绕着支撑筒301均匀设置，散热管302与散热管302之间留有间隙。上固定板303靠近上行管主管201的上端，下固定板304与上行管主管201的下端齐平。上固定板303上方的筒体1内腔为上腔室a，下固定板304下方的筒体1内腔为下腔室b。上腔室a与下腔室b之间通过散热管302连通，上腔室a与下腔室b之间还通过冷却剂上行管2连通。

如图1所示，上固定板303、下固定板304、筒体1和支撑筒301之间的散热管302与散热管302之间的空腔为换热腔c，换热腔c与上腔室a和下腔室b不连通。换热腔c内的靠近下固定板304的筒体1上开有冷却剂入口101，换热腔c内靠近上固定板303的筒体1上开有冷却剂出口102。

如图1所示，上行管支管202与上行管支管202之间的区域为轰击区域d，轰击区域d的上方设置有与筒体1同轴心的质子轨道4，质子轨道4与轰击区域d连通。如图2所示，上行管支管202的上端设置有相对于筒体1的轴线对称设置的L型结构的挡板5，挡板5相对的一侧壁为弧形结构且分别与上行管支管202的侧壁相切，相对的挡板5的侧壁的半径大于相切的上行管支管202的半径。质子轨道4设置在两个弧形结构的挡板5侧壁之间。挡板5的另一侧壁的自由端分别与筒体1的内壁固接，这一侧壁与筒体1的轴线和上行管支管202的轴线所在的平面平行，这一侧壁远离上行管支管202。挡板5的上端向上延伸到上腔室a上方的筒体1处并与其固接。

如图1、3所示，上行管支管202内分别设置有驱动涡轮6，驱动涡轮6设置在上行管支管202的中部。驱动涡轮6设置在涡轮旋转轴上，涡轮旋转轴由电机驱动。轰击区域d下端的上行管支管202内设置有将轰击区域d与上腔室a连通的冷却剂流道e，冷却剂流道e贯穿上行管支管202，冷却剂流道e与上行管支管202相对独立。冷却剂流道e向斜下方倾斜，冷却剂流道e的轴线与其所在处的上行管支管202的轴线垂直。

如图1所示，与轰击区域d对应的筒体1的外部均匀设置有若干围绕着筒体1环形分别的燃料组件7。轰击区域d位于燃料组件7围成区域的正中间，以保证散裂靶的最大工作效率。燃料组件7为六边形结构，所以相应的筒体1设置为用于方便安装燃料组件7的多边形结构。

本实用新型的工作原理：

质子通过质子轨道4加速后与轰击区域d内的重金属冷却剂自由液面接触。质子在质子轰击区域d发生碰撞产生散射的高能中子来激发周围的燃料组件7进行核反应。重金属冷却剂为铅铋冷却液，冷却剂回路由驱动涡轮6驱动。上腔室a、下腔室b、冷却剂上行管2内充满冷却液，驱动涡轮6驱动冷却液从下腔室b进入上行管主管201内并向上流动到上行管支管202，然后从上行管支管202的上端没有设置挡板5处流入上腔室a，回到轰击区域d，轰击区域d的冷却液通过冷却剂流道e流入上固定板303上方的上腔室a内。然后流入散热管302内部，经过散热管302后到达下腔室b，这样完成一次循环，不断的重复上述循环动作。散裂靶在工作时尤其是在质子轰击靶标的过程中会放出大量热量，轰击后，冷却液带着热量在散热管302处与一回路冷却剂发生热交换，以维持散裂靶平稳运作。

在散热管302外部即为散裂靶的一回路冷却剂，主要由一回路冷却剂来将热量带走。一回路冷却剂由冷却剂入口101进入，经过散热管302之间的间隙后沿顶部的冷却剂出口102流入一回路的循环系统(图中未示)中。

本实用新型结构设计紧凑，将驱动涡轮6和换热器3设置在了反应堆的内部，有效的缩小了反应堆的体积；由于液态靶的使用寿命长于固态靶的使用寿命，故本实用新型更加的耐用，生产效率更高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，其特征在于：包括筒体(1)，筒体(1)内设置有Y型结构的冷却剂上行管(2)，冷却剂上行管(2)的两端与筒体(1)内壁之间分别留有空隙，筒体(1)下端封闭，冷却剂上行管(2)的上行管支管(202)之间为轰击区域(d)，轰击区域(d)上方设置有质子轨道(4)，质子轨道(4)与轰击区域(d)连通，冷却剂上行管(2)内设置有用于提供循环动力的驱动装置；筒体(1)内的冷却剂上行管(2)的上行管主管(201)的外部与筒体(1)之间设置有换热器(3)，换热器(3)上方的筒体(1)内部为上腔室(a)，换热器(3)下方的筒体(1)内部为下腔室(b)，换热器(3)和冷却剂上行管(2)分别将上腔室(a)与下腔室(b)连通成循环回路。

2.根据权利要求1所述的含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，其特征在于：所述换热器(3)包括支撑筒(301)、散热管(302)、环形的上固定板(303)和下固定板(304)，支撑筒(301)套在上行管主管(201)的外部，上固定板(303)和下固定板(304)分别固定在支撑筒(301)的两端，上固定板(303)和下固定板(304)的内侧壁分别与支撑筒(301)的外侧壁固接，上固定板(303)和下固定板(304)的外侧壁分别与筒体(1)的内侧壁固接，筒体(1)与支撑筒(301)之间设置有若干根散热管(302)，散热管(302)的两端分别固定在上固定板(303)和下固定板(304)上，散热管(302)与散热管(302)之间留有间隙，上腔室(a)与下腔室(b)之间通过散热管(302)连通，上固定板(303)、下固定板(304)、筒体(1)和支撑筒(301)之间的散热管(302)与散热管(302)之间的空腔为换热腔(c)，换热腔(c)与上腔室(a)和下腔室(b)不连通，换热腔(c)内的靠近下固定板(304)的筒体(1)上开有冷却剂入口(101)，换热腔(c)内靠近上固定板(303)的筒体(1)上开有冷却剂出口(102)。

3.根据权利要求2所述的含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，其特征在于：所述散热管(302)的轴线与筒体(1)的轴线平行，散热管(302)围绕着支撑筒(301)均匀设置，上固定板(303)靠近上行管主管(201)的上端，下固定板(304)与上行管主管(201)的下端齐平。

4.根据权利要求3所述的含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，其特征在于：筒体(1)的底部为半球形结构，上行管主管(201)的下端向下延伸到筒体(1)的底部的半球形结构的圆心所在的水平面处。

5.根据权利要求1所述的含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，其特征在于：上行管支管(202)的外侧壁分别与筒体(1)的内侧壁相切，上行管支管(202)的外管径小于筒体(1)的内径的半径。

6.根据权利要求1所述的含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，其特征在于：上行管支管(202)的上端设置有相对于筒体(1)的轴线对称设置的L型结构的挡板(5)，挡板(5)相对的一侧壁为弧形结构且分别与上行管支管(202)的侧壁相切，相对的挡板(5)的侧壁的半径大于相切的上行管支管(202)的半径，质子轨道(4)设置在两个弧形结构的挡板(5)侧壁之间，挡板(5)的另一侧壁的自由端分别与筒体(1)的内壁固接，这一侧壁与筒体(1)的轴线和上行管支管(202)的轴线所在的平面平行,这一侧壁远离上行管支管(202)。

7.根据权利要求6所述的含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，其特征在于：挡板(5)的上端向上延伸并且与上腔室(a)上方的筒体(1)固接。

8.根据权利要求1所述的含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，其特征在于：所述驱动装置为驱动涡轮(6)，驱动涡轮(6)设置在上行管支管(202)的中部，驱动涡轮(6)设置在涡轮旋转轴上，涡轮旋转轴由电机驱动。

9.根据权利要求1所述的含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，其特征在于：轰击区域(d)下端的上行管支管(202)内设置有将轰击区域(d)与上腔室(a)连通的冷却剂流道(e)，冷却剂流道(e)贯穿上行管支管(202)，冷却剂流道(e)与上行管支管(202)相对独立，冷却剂流道(e)向斜下方倾斜。

10.根据权利要求1所述的含有Y型循环管的液态无窗散裂结构，其特征在于：所述筒体(1)的外圆周壁上设置有与轰击区域(d)对应的燃料组件(7)，轰击区域(d)位于燃料组件(7)围成的区域的中部。