CN87100107A - 石墨侧向反射器 - Google Patents

Abstract

本发明是关于高温气冷核反应堆的石墨侧向反射器。反应堆有一个充填球形工作物质的堆芯，鼻状凸起径向伸入堆芯，鼻状凸起由石墨鼻状凸缘(10)相互安装组成。在其侧面(13)开成网栅状槽(14)，在其端面有一穿通的缝隙状开口(9)，堆芯通过鼻状凸缘(10)与其内部垂直设置的空腔(12)连接，空腔中盛放吸收材料。

Description

本发明是关于高温气冷块式结构核反应堆的石墨侧向反射器。反应堆有一个充填球形工作物质的堆芯，反射器具有鼻状凸起，称为鼻状凸缘，其由相互安装在一起的石墨块组成，径向伸入堆芯，在鼻状凸缘内侧表面具有网栅状沟槽，相互间距离是有规律的，在鼻状凸缘端面具有穿通的缝隙，堆芯通过鼻状凸缘与鼻状凸缘内垂直设置的空腔连接，空腔用于盛放吸收材料。

在核反应堆中的反射器是用于减少中子在迁移时的损失。顾名思义，至少有一部分向外运动的中子散射回至反应堆的裂变区，即堆芯。侧向反射器有别于底部反射器和顶部反射器。高纯石墨用作高温气冷核反应堆的反射器材料，石墨经中子辐射，其结晶结构发生变化，其外部表现为强度和体积的变化。

在温度和高中子通量的影响下，石墨首先出现收缩，从转变点开始出现膨胀，并且超过其原来的尺寸。

由于在各另件截面内中子通量和温度分布的不同所产生的膨胀值差而造成内应力。为了将内应力保持在可控制的范围内，可通过预先设计，使膨胀得到补偿，在另件表面开槽能很好地达到此目的。

新研制的高温气冷核反应堆，特别是低功率（约为100MWeL）和相应的有小堆芯直径的高温气冷核反应堆，使反应堆停堆用小的吸收球代替吸收棒，在装球形工作物质时，直接送入，吸收球放入相应的侧向反射器的空腔中。为此，在堆芯中配置了称为鼻状凸缘的具有垂直穿通的空腔，它用于盛放停堆球。鼻状凸缘是方形石墨块，在侧向反射器处径向凸出，并与侧向反射器机械连接，堆芯在整个高度上都向其内部凸入。

由于以上已经提到的在被辐射的石墨块中体积的变化，而引起内应力的产生，因此石墨块在芯侧垂直和水平面上设有槽，将原来的很大表面用许多小坑道分开。为了控制应力，在鼻状凸缘中盛放小吸收球的空腔，通过狭窄的槽形穿通开口与堆芯连接。用开口使在鼻状凸缘中的应力降到可允许值。以上已经提到的膨胀（称为wigner膨胀），但是在工作过程中会引起如此大的缝隙宽度的变化，不再保证吸收材料与工作物质能分开，也不能保证小吸收球从空腔中取出，工作物质也不能进入空腔中。

本发明的任务，从以上已有技术出发，提出结构上的解决方案，其结构简单，制造费用较低，工作可靠，并且避免了以上的缺点。

该任务是通过在高温气冷块式结构核反应堆的石墨侧向反射器中一个插入用形状来锁定与开口（19）匹配的连接件（20，30，40，50，60，70）来阻止吸收材料和工作物质的逸出，以及作为自动密封，抑制在空腔（12）和堆芯之间有较大气体量的交换来完成的。对此，连接件插入槽形开口中，连接件用形状来与鼻状凸缘匹配，以阻止吸收材料和工作物质逸出。

发明点在于在鼻状凸缘中选用一个用形状来锁定的匹配连接件。为了与槽形开口一起通过膨胀补偿，保证减小应力的目的。为此，设计一双即一对槽形和弹性连接是有利的。

可选用楔形槽连接（燕尾导轨）代替双槽形和弹性连接。所有在鼻状凸缘和连接件之间可以考虑的，用形状来锁定的匹配连接是与由中子通量决定的体积变化有关。

本发明还有一个有利的方案，鼻状凸缘的端面用连接件和盖似的部件盖住。在反应堆中的球形工作物质按这种方式将连接件压向鼻状凸缘，以及阻止不希望有的，有时会破坏反应堆工作的连接件位置发生变化。同时阻止在长孔和堆芯之间产生大的间隙。这样，在有压力差的情况下，能流过大的气体流量，成为旁路，并在混合时会发生问题，连接件既在长孔中有高压时，也在堆芯中存在过压时作为自动密封。本发明其它有利的实施例是从属权利要求的内容。

本发明实施例将参照附图作进一步说明。

在下面附图1-6的说明中，始终表示通过已插入连接件的鼻状凸缘的端面部分的纵剖面，但是连接件在鼻状凸缘中匹配方式不同。

图1，表示在鼻状凸缘中用长方形槽匹配，

图2，表示在连接件中用长方形槽匹配，

图3，表示在鼻状凸缘中用楔形槽匹配，

图4，表示在连接件中用楔形槽匹配，

图5，表示在鼻状凸缘中用园筒形槽匹配，

图6，表示用园柱形匹配，

图7，表示已插入带底盖连接件的鼻状凸缘的侧视图，

图8，表示已插入带支持凸台的鼻状凸缘的侧视图。

图1为一个通过插已入连接件20的鼻状凸缘10的水平纵剖图。鼻状凸缘10有两个相互平行设置的夹板11，两夹板之间围成一长空腔12以及在其外表面13上有相互间隔一定距离的缝形槽14，用于减小因膨胀而产生的内应力。

在由空腔12组成的鼻状凸缘10的开口19中插入连接件20，连接件是由盖23和匹配部分22组成。盖23在整个宽度上盖住鼻状凸缘10的端面16。匹配部分22在其侧面25有一长方形截面24，其与鼻状凸缘10的夹板11的相应槽18啮合，连接件用形状锁定匹配定位。槽18和看作弹性元件的截面24的尺寸要在匹配时有足够的活动性，在鼻状凸缘10中无附加应力。

图2为图1的另一种设计方案。相同的标号表示同一另件，不同的仅为匹配形式。图2所示的结构，在盖33中间的匹配部分32的侧面35中，槽36为长方形截面，其与鼻状凸缘10的夹板11的相应截面27啮合，连接件30插入鼻状凸缘10而匹配。

图3所示的匹配特例，为图1结构的等同物。不同处是鼻状凸缘10的夹板11在端面16附近的空腔12处，槽38为三角形截面，连接件40的匹配部分42相应地进入空腔12中，盖43的中间截面44与槽38啮合，连接件40就被钩住。

图4与图3结构上的不同是，鼻状凸缘10的夹板11，空腔12仅在与端面16处其截面47为三角形截面与槽56啮合，由该槽连接件50的进入空腔12的匹配部分52所形成的。于是，连接件50与鼻状凸缘10匹配，与图3所示匹配一样，槽的尺寸要保证连接件50有足够的活动性。

图5所示的结构，几乎也是以上所述结构的等同物，仅匹配不同，在鼻状凸缘10的夹板11端面未端空腔12处为园弓形，即为园柱形槽58，与连接件60的匹配部分62截面64相匹配。匹配部分62也位于盖63的中间，连接件60与鼻状凸缘10相匹配，保证有足够的活动性。

图6不同于图5的匹配，不同处是匹配部分72为一半园柱形，与盖73中间相互连接处为一割线面与盖73围成凹槽76。鼻状凸缘10的夹板11在空腔12端面附近凸出的截面67与凹槽76匹配。

所有的形状连接件20，30，40，50，60，70在保证匹配的情况下，同时都有大的挠性活动，避免连接件从鼻状凸缘10中自动脱出，并且相对密封，所以只有少量气流从内部逸出，或从外部进入内部。

此外，插入的连接件20，30，40，50，60，70也作为密封用。在空腔和堆芯之间有压力差时，很大程度上能防止自动进行压力补偿。

图7所示，从鼻状凸缘10的侧面13清楚地看出，连接件20插入鼻状凸缘后，缝状槽14呈网栅形排列。图上部和下部用断线分开，中间区结构是同样的。

连接件20的盖23比鼻状凸缘高度较低。中间部分22始终带一个小的凸台21。鼻状凸缘相互安装后形成一缝状槽，该槽允许由石墨组成的，可中断由高中子通量的连接件20之盖23，减小由此产生的体积变化和内应力。

图8为图7相似的结构，这里也是一个连接件20插入鼻状凸缘的侧视图，连接件内盖23和匹配部分22组成。鼻状凸缘10侧面有网栅形排列的缝状槽14，其用于减小在鼻状凸缘10中由于膨胀所产生的应力。匹配件22齐平地与盖23相连，两者比鼻状凸缘10的高度低。为了补偿这差别，设有支承凸台26，使得在相互安装的连接件20之间产生一个缝状中间空间，其允许抵消连接件20由于中子通量而产生的体积变化。

本发明主要特征是端边开缝的鼻状凸缘10能无应力地接合，防止放在鼻状凸缘10空腔12中的小吸收球进入堆芯与工作物质相混。还防止工作物质从开口进入空腔12，也防止由小吸收球组成的停堆系统不起作用。

Claims (14)

1、高温气冷块式结构核反堆的石墨侧向反射器，反应堆有一个充填球形工作物质的堆芯，反射器具有鼻状凸起，其由互相安装在一起的石墨鼻状凸缘组成，径向伸入堆芯，在其对着堆芯的表面具有网栅状沟槽，在其端面具有被夹板围成的穿通缝状开口，堆芯通过鼻状凸缘与鼻状凸缘内垂直设置的空腔连接，空腔用于盛放吸收材料，其特征在于，以一个用形状来锁定与开口(19)匹配的插入连接件(20，30，40，50，60，70)，阻止吸收材料和工作物质的逸出，以及作为自动密封，抑制在空腔(12)和堆芯之间有较大气体量的交换。

2、按权利要求1所述的石墨侧向反射器，其特征在于，连接件（20，30，40，50，60，70）具有盖（23，33，43，53，63，73），以及与其连成一体的匹配部分（22，32，42，52，62，72），由石墨组成。

3、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，鼻状凸缘（10）和连接件（20，30，40，50，60，70）的用形状匹配的连接为槽形和弹性连接。

4、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，槽（18，38，58）在鼻状凸缘（10）端面附近，从空腔（12）起向夹板（11）内开成的，匹配部分（22，42，62）的突起（24，44，64）为弹性元件。

5、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，槽（36，56，76）是在匹配部分（32，52，72）中开成的，鼻状凸缘（10）的夹板（11）端面末端凸出在空腔（12）中的突起（27，47，67）为弹性元件。

6、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，槽（18，36）和弹性元件（24，47）为长方形截面。

7、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，槽（38，56）和弹性元件（44，47）为三角形截面。

8、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，槽（58）和弹性元件（64）为园筒形。

9、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，匹配部分（72）为半园柱形，与盖（73）中间相连处为一割线面，被鼻状凸缘（10）的夹板（11）上凸出在空腔（12）中的突起（67）钩住。

10、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，连接件（20，30，40，50，60，70）的盖（23，33，43，53，63，73）将鼻状凸缘（10）的端面（16）在整个宽度上全部盖住。

11、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，连接件（20，30，40，50，60，70）的盖（23，33，43，53，63，73）高度小于鼻状凸缘（10）的高度。但是，所属的匹配部分（22，32，42，52，62，72）与鼻状凸缘（10）同高。

12、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，由匹配部分（22，32，42，52，62，72）和盖（23，33，43，53，63，73）组成的连接件（20，30，40，50，60，70）的高度小于鼻状凸缘（10）的高度，为了补偿这高度差，盖（23，33，43，53，63，73）在其上和下端面具有支承凸台（26）。

13、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，在连接件（20，30，40，50，60，70）和鼻状凸缘（10）之间的形状锁定连接为动配合。

14、按以上权利要求之一所述的石墨侧向反射器，其特征在于，用插入连接件（20，30，40，50，60，70）相互安装鼻状凸缘（10）的上端面和下端面，形成水平槽，槽深达鼻状凸缘（10）处。

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