CN207337942U - 用于核动力系统的安注箱 - Google Patents

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乐方愿
刘建阁
刘萌
刘一萌
魏协宇
代涛
李光
郭彪
陈雄盛
李雷
朱蒙
刘斯亮
刘佳
俞宙
王震
何彬
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Abstract

本实用新型公开了一种用于核动力系统的安注箱，涉及核电专设安全设施技术领域。该安注箱包括壳体和涡流腔室，涡流腔室设于壳体内，壳体的顶部设有用于向壳体内充压缩气体的进气口，壳体的侧面设有用于向壳体内充冷却水的补水口，涡流腔室的顶部设有涡流腔室进水口，涡流腔室内设有排水管，排水管的上端与壳体的顶面连接，排水管的下端伸出壳体底面，排水管的管壁上设有排水孔，排水孔位于涡流腔室内，且与涡流腔室连通，排水孔靠近涡流腔室的底面。本实用新型能够在反应堆发生失水事故时，及时快速地向反应堆压力容器注射冷却水，并在注射冷却水的过程中有效控制注射流量。

Description

用于核动力系统的安注箱
技术领域
本实用新型涉及核电专设安全设施技术领域，具体是涉及一种用于核动力系统的安注箱。
背景技术
在反应堆及一回路系统中，冷却水把核燃料释放出的热能带出反应堆压力容器，并进入蒸汽发生器，通过数以千计的传热管，把热量传给管外的二回路给水，使蒸汽发生器二次侧水沸腾产生蒸汽；冷却水流经蒸汽发生器后，再由主泵送入反应堆压力容器，这样来回循环，不断地把反应堆压力容器中的热量带出并转换产生蒸汽。
当反应堆冷却剂系统压力边界发生较大尺寸破口的失水事故时，反应堆压力容器内的冷却水变少，因此，反应堆压力容器的温度会迅速上升，若不及时向反应堆堆芯补水就可能发生熔堆的安全事故。安注箱主要功能是在反应堆压力边界发生较大尺寸破口失水事故导致堆芯失去冷却水时，通过压缩气体与冷却水的重力的双重作用，将安注箱中贮存的冷却水注射到堆芯。
但是，目前安注箱向反应堆压力容器注射冷却水的时候，无法控制其流量，往往注射流量相当大，冷却水大部分流入到安全壳，降低了安注箱安全注射的功能。在实践中，有些电站的安注箱采用节流孔板的型式，增大冷却水的流动阻力，从而起到控制注射流量的作用，但是这种方式往往又导致冷却水流出的速度和流量降低，冷却水的流出量不能在事故发生时，及时快速地满足反应堆压力容器对冷却水的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种用于核动力系统的安注箱。本实用新型能够在反应堆发生失水事故时，及时快速地向反应堆压力容器注射冷却水，并在注射冷却水的过程中有效控制注射流量。
本实用新型提供一种用于核动力系统的安注箱，包括壳体和涡流腔室，涡流腔室设于壳体内，壳体的顶部设有用于向壳体内充压缩气体的进气口，壳体的侧面设有用于向壳体内充冷却水的补水口，涡流腔室的顶部设有涡流腔室进水口，涡流腔室内设有排水管，排水管的上端与壳体的顶面连接，排水管的下端伸出壳体底面，排水管的管壁上设有排水孔，排水孔位于涡流腔室内，且与涡流腔室连通，排水孔靠近涡流腔室的底面。
在上述技术方案的基础上，所述安注箱还包括螺旋形条带和旋转叶片体，螺旋形条带在排水管内并绕其轴向设置，螺旋形条带的下端固定在排水管的内壁上，螺旋形条带的上端伸出排水管，排水管的管壁上设有与螺旋形条带相配合的螺旋形的槽孔，旋转叶片体设置于排水管的外壁且穿过槽孔与螺旋形条带连接。
在上述技术方案的基础上，所述旋转叶片体包括六个叶片，相邻的两个叶片之间的的夹角为30°。
在上述技术方案的基础上，所述螺旋形条带和旋转叶片体均采用不锈钢材质。
在上述技术方案的基础上，所述排水管的外壁上固定套设有节流板，所述节流板位于排水孔的上方，且靠近排水孔。
在上述技术方案的基础上，所述涡流腔室底部的中心区域下沉形成圆形的凹槽，所述节流板和排水孔均位于凹槽内，节流板与凹槽之间的间隙形成冷却水流出的通路。
在上述技术方案的基础上，所述排水管内设有隔离阀，隔离阀位于涡流腔室外。
在上述技术方案的基础上，所述壳体的中间段为直筒状结构，所述壳体的两端为向外凸出的半球状结构。
在上述技术方案的基础上，所述涡流腔室为直筒状结构，所述涡流腔室进水口的数量为两个。
在上述技术方案的基础上，所述涡流腔室的底部边缘与壳体焊接。
与现有技术相比，本实用新型的优点如下：
(1)本实用新型的涡流腔室内设有排水管，事故发生时，壳体内的冷却水的液面高于涡流腔室的顶面，壳体内的冷却水可以直接通过排水管流出，同时涡流腔室内的冷却水通过排水孔进入排水管内排出，保证事故发生初期，安注箱向反应堆压力容器注射冷却水的注射流量相对较大，能够及时快速地向反应堆压力容器注射冷却水；当壳体内的冷却水的液面低于涡流腔室的顶面时，壳体内没有冷却水直接从排水管流出，涡流腔室内的冷却水通过排水孔进入排水管流出，此时安注箱的注射流量较小，从而实现有效控制注射流量，使得冷却水既能及时供应反应堆压力容器所需的冷却水，又不会大量流入到安全壳内。
(2)本实用新型设有螺旋形条带和旋转叶片体，在事故发生时，排水管内的隔离阀开启，冷却水在压缩气体和自身自重的双重作用下，沿排水管向外流出，旋转叶片体在冷却水的压力下，沿螺旋形条带旋转，从而带动涡流腔室内冷却水旋转，呈现离心运行，产生涡流，流动阻力显著增大。同时，节流板可以起到节流作用，进一步阻挡冷却水的快速流动，从而有效控制注射流量。
(3)本实用新型的通过压缩气体加压和冷却水的自身重力的作用下，能够非能动地方式向反应堆压力容器注射冷却水，并实现有效控制注射流量，不需要外部其他动力设备的支持，节约能源。
(4)本实用新型的涡流腔室焊接在安注箱的壳体内，整个安注箱的结构简单，节约空间，特别适用于空间有限的船舶核动力装置中。
附图说明
图1是本实用新型实施例用于核动力系统的安注箱的结构示意图。
图2是图1中壳体内部的俯视结构示意图。
附图标记：1-壳体、2-涡流腔室、3-螺旋形条带、4-旋转叶片体、5-排水管、6-节流板、7-涡流腔室进水口、8-补水口、9-进气口、10-排水孔、11-隔离阀、12-凹槽。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
参见图1所示，本实用新型实施例提供一种用于核动力系统的安注箱，包括壳体1和涡流腔室2，涡流腔室2设于壳体1内，壳体1的顶部设有用于向壳体1内充压缩气体的进气口9，壳体1的侧面设有用于向壳体1内充冷却水的补水口8，涡流腔室2的顶部设有涡流腔室进水口7，涡流腔室2内设有排水管5，排水管5的上端与壳体1的顶面连接，排水管5的下端伸出壳体1底面，排水管5的管壁上设有排水孔10，排水孔10位于涡流腔室2内，且与涡流腔室2连通，排水孔10靠近涡流腔室2的底面。在本实施例中，排水管5竖直设置，且排水管5位于涡流腔室2的中部，进气口9和补水口8为向外凸出的管状结构，进气口9和补水口8与壳体1内部连通。进气口9接压缩N2，压缩N2密封冷却水，作为加压的动力，补水口8接去离子水。
其中，壳体1的中间段为直筒状结构，壳体1的两端为向外凸出的半球状结构。涡流腔室2为直筒状结构，涡流腔室进水口7的数量为两个，涡流腔室2的底部边缘与壳体1焊接。在实际使用时，壳体1中三分之一空间充有N2，三分之二的空间贮存去离子水。
在本实施例中，安注箱还包括螺旋形条带3和旋转叶片体4，螺旋形条带3在排水管5内并绕其轴向设置，螺旋形条带3的下端固定在排水管5的内壁上，螺旋形条带3的上端伸出排水管5，排水管5的管壁上设有与螺旋形条带3相配合的螺旋形的槽孔，旋转叶片体4设置于排水管5的外壁且穿过槽孔与螺旋形条带3连接，在安注箱未注射冷却水时，旋转叶片体4靠近涡流腔室2的顶部，螺旋形条带3与排水管5的内壁连接的一端靠近排水孔10。其中，螺旋形条带3和旋转叶片体4均采用不锈钢材质，避免设备使用中生锈导致的水质恶化现象。
其中，排水管5的外壁上固定套设有节流板6，节流板6的位置位于排水孔10的上方，且靠近排水孔10。涡流腔室2底部的中心区域下沉形成圆形的凹槽12，节流板6和排水孔10均位于凹槽12内，节流板6与凹槽12之间的间隙形成冷却水流出的通路。
其中，排水管5内设有隔离阀11，隔离阀11位于涡流腔室2外。在发生事故时，隔离阀11开启，冷却水流出。
参见图2所示，旋转叶片体4包括六个叶片，相邻的两个叶片之间的的夹角为30°。
在实际应用中，安注箱内三分之一空间充有N2，其余的空间充满去离子水，压缩N2对去离子水进行加压和液封。反应堆冷却剂系统压力边界发生大破口失水的安全事故时，隔离阀11开启，在压缩N2加压和冷却水的自身重力的双重作用下，壳体1内的去离子水沿排水管5流出，水压带动旋转叶片体4沿螺旋形条带3旋转向下运动，从而带动涡流腔室2内的去离子水旋转，产生涡流，此时壳体1内的去离子水通过排水管5流出、涡流腔室2内的去离子水通过排水孔10进入排水管5流出，在发生事故初期，安注箱的注射量较大，可以满足反应堆压力容器对冷却水的需求。当壳体1内的冷却水的液面低于涡流腔室2的顶面时，壳体1内没有冷却水直接从排水管5流出，涡流腔室2内的去离子水通过排水孔10进入排水管5流出，此时安注箱的注射流量较小，实现有效控制注射流量，使得去离子水不会大量流入到安全壳内。
本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本实用新型的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种用于核动力系统的安注箱，其特征在于：包括壳体(1)和涡流腔室(2)，涡流腔室(2)设于壳体(1)内，壳体(1)的顶部设有用于向壳体(1)内充压缩气体的进气口(9)，壳体(1)的侧面设有用于向壳体(1)内充冷却水的补水口(8)，涡流腔室(2)的顶部设有涡流腔室进水口(7)，涡流腔室(2)内设有排水管(5)，排水管(5)的上端与壳体(1)的顶面连接，排水管(5)的下端伸出壳体(1)底面，排水管(5)的管壁上设有排水孔(10)，排水孔(10)位于涡流腔室(2)内，且与涡流腔室(2)连通，排水孔(10)靠近涡流腔室(2)的底面。
2.如权利要求1所述的用于核动力系统的安注箱，其特征在于：所述安注箱还包括螺旋形条带(3)和旋转叶片体(4)，螺旋形条带(3)在排水管(5)内并绕其轴向设置，螺旋形条带(3)的下端固定在排水管(5)的内壁上，螺旋形条带(3)的上端伸出排水管(5)，排水管(5)的管壁上设有与螺旋形条带(3)相配合的螺旋形的槽孔，旋转叶片体(4)设置于排水管(5)的外壁且穿过槽孔与螺旋形条带(3)连接。
3.如权利要求2所述的用于核动力系统的安注箱，其特征在于：所述旋转叶片体(4)包括六个叶片，相邻的两个叶片之间的夹角为30°。
4.如权利要求2所述的用于核动力系统的安注箱，其特征在于：所述螺旋形条带(3)和旋转叶片体(4)均采用不锈钢材质。
5.如权利要求1所述的用于核动力系统的安注箱，其特征在于：所述排水管(5)的外壁上固定套设有节流板(6)，所述节流板(6)位于排水孔(10)的上方，且靠近排水孔(10)。
6.如权利要求5所述的用于核动力系统的安注箱，其特征在于：所述涡流腔室(2)底部的中心区域下沉形成圆形的凹槽(12)，所述节流板(6)和排水孔(10)均位于凹槽(12)内，节流板(6)与凹槽(12)之间的间隙形成冷却水流出的通路。
7.如权利要求1所述的用于核动力系统的安注箱，其特征在于：所述排水管(5)内设有隔离阀(11)，隔离阀(11)位于涡流腔室(2)外。
8.如权利要求1所述的用于核动力系统的安注箱，其特征在于：所述壳体(1)的中间段为直筒状结构，所述壳体(1)的两端为向外凸出的半球状结构。
9.如权利要求1所述的用于核动力系统的安注箱，其特征在于：所述涡流腔室(2)为直筒状结构，所述涡流腔室进水口(7)的数量为两个。
10.如权利要求9所述的用于核动力系统的安注箱，其特征在于：所述涡流腔室(2)的底部边缘与壳体(1)焊接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109448873A (zh) * 2018-12-04 2019-03-08 中国核动力研究设计院 一种改进型安注箱
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