CN107103936B - 一种桁架式流量分配装置及堆内构件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桁架式流量分配装置及堆内构件，涉及核电技术领域。本发明提供一种桁架式流量分配装置，包括压力容器、堆芯下支撑板、桁架支撑结构及流量分配隔板。堆芯下支撑板设有多个第一导流孔，堆芯下支撑板与压力容器连接，且堆芯下支撑板与压力容器之间设置有流量通道，流量通道与压力容器的下腔室连通。桁架支撑结构设置于压力容器的下腔室内，并分别与压力容器和堆芯下支撑板连接。流量分配隔板安装于桁架支撑结构上。本发明还提供一种堆内构件。本发明提供的桁架式流量分配装置及堆内构件结构简单、加工和安装简单、维修方便、可靠性高。同时，其具有涡流抑制效果好、流量分配效果好及支撑效果好等特点。

Description

一种桁架式流量分配装置及堆内构件

技术领域

本发明涉及核电技术领域，具体而言，涉及一种桁架式流量分配装置及堆内构件。

背景技术

核电站的压水型反应堆本体包括反应堆压力容器、堆内构件、堆芯组件和堆芯仪表等部件，反应堆压力容器、堆内构件及燃料组件结构本身一起为冷却堆芯的冷却剂提供合理的流道。一般压水型核反应堆由2-4个冷却剂环路构成，在每一冷却剂环路中，冷却剂经由压力容器上的进口接管进入压力容器，绝大部分冷却剂沿堆芯吊篮和压力容器之间的下降段向下流动，直至进入压力容器下腔室后改变方向，然后向上流经堆芯下支撑板进入堆芯后冷却反应堆堆芯，被加热后的冷却剂进入上腔室，再经由压力容器上的出口接管流出压力容器。但是，由于压力容器的下封头一般为球形或碟形，其与堆芯下支撑板所围成的下腔室近似半球形，当冷却剂从吊篮环段与压力容器内壁形成的下降混合环腔进入下腔室时，就会因流道急剧变化而在下腔室内产生大量涡流。下腔室内形成的涡流，一方面会导致进入堆芯内流经不同位置的燃料组件的冷却剂流量不均匀，从而导致冷却效果不一致；另一方面会增加堆内构件因漩涡而产生松动或脱落的风险。因此，在设计核反应堆堆内构件时，通常会在堆芯下方设置涡流抑制或消除和流量分配的装置，一方面通过涡流抑制或消除装置先对下腔室中形成的涡流进行搅混，使冷却剂保持一定的稳定程度；另一方面通过流量分配装置(如过水围栏和堆芯下支撑板)对进入堆芯的冷却剂进行多次均匀分配，使流经堆芯内燃料组件的冷却剂保持更高的均匀度。另外，为应对堆芯下坠事故，在设计核反应堆堆内构件时，通常会在堆芯下方设置二次支撑装置，为堆芯组件提供辅助支撑。

现有的流量分配装置主要有1)半球形、碟形或环形多孔围栏，这种结构流量分配效果较好，但加工较为复杂，阻力系数相对较高；2)一层或多层孔板式结构，这种结构流量分配效果不理想，而且结构和安装相对复杂，不便于维修，阻力系数也相对较高；3)由一个加工了大量流水孔的流量分配环和一块涡流抑制板相配合而成的分离结构，这种结构流量分配相对理想，但流量分配环焊接固定在压力容器上，维修相当困难。

现有的堆芯二次支撑装置主要由若干次级堆芯支撑柱和支撑板组成，次级支撑柱通过螺栓与堆芯下支撑板固定在一起，这种装置结构和安装较为复杂，而且容易存在较大的漩涡脱落风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桁架式流量分配装置，其结构简单、加工和安装简单、维修方便、可靠性高。同时，其具有涡流抑制效果好、流量分配效果好及支撑效果好等特点。

本发明的另一目的在于提供一种堆内构件，其结构简单、加工和安装简单、维修方便、可靠性高。同时，其具有涡流抑制效果好、流量分配效果好及支撑效果好等特点。

本发明提供一种技术方案：

一种桁架式流量分配装置，用于对冷却剂进行流量分配。桁架式流量分配装置包括压力容器、堆芯下支撑板、桁架支撑结构及流量分配隔板。堆芯下支撑板有多个第一导流孔，堆芯下支撑板与压力容器连接，且堆芯下支撑板与压力容器之间设置有流量通道，流量通道与压力容器的下腔室连通，以使冷却剂经流量通道进入压力容器的下腔室。桁架支撑结构设置于压力容器的下腔室内，并分别与压力容器和堆芯下支撑板连接。流量分配隔板安装于桁架支撑结构上，以使冷却剂通过流量分配隔板，并由第一导流孔流入堆芯。

进一步地，上述桁架支撑结构包括第一桁架结构和第二桁架结构，第一桁架结构与第二桁架结构连接，第一桁架结构远离第二桁架结构的一端与压力容器连接，第二桁架结构远离第一桁架结构的一端与堆芯下支撑板连接，流量分配隔板安装于第二桁架结构上。

进一步地，上述第二桁架结构包括多个正四面体桁架单元，多个正四面体桁架单元依次连接，且正四面体桁架单元的一端与堆芯下支撑板连接，另一端与第一桁架结构连接，正四面体桁架单元的其中三个面均设置有流量分配隔板。

进一步地，上述正四面体桁架单元远离堆芯下支撑板的三个面均设置有流量分配隔板。

进一步地，上述压力容器设置有与第一桁架结构配合的第一安装槽。

进一步地，上述堆芯下支撑板上设置有与第二桁架结构配合的第二安装槽。

进一步地，上述压力容器设置有能量缓冲台，能量缓冲台抵持于压力容器和桁架支撑结构之间。

进一步地，上述压力容器还设置有多个与堆芯下支撑板卡接的支撑座。

进一步地，上述支撑座上设置有第一卡接部，堆芯下支撑板靠近支撑座的一侧设置有第二卡接部，第一卡接部与第二卡接部卡接。

一种堆内构件，包括桁架式流量分配装置。桁架式流量分配装置包括压力容器、堆芯下支撑板、桁架支撑结构及流量分配隔板。堆芯下支撑板有多个第一导流孔，堆芯下支撑板与压力容器连接，且堆芯下支撑板与压力容器之间设置有流量通道，流量通道与压力容器的下腔室连通，以使冷却剂经流量通道进入压力容器的下腔室。桁架支撑结构设置于压力容器的下腔室内，并分别与压力容器和堆芯下支撑板连接。流量分配隔板安装于桁架支撑结构上，以使冷却剂通过流量分配隔板，并由第一导流孔流入堆芯。

相比现有技术，本发明提供的桁架式流量分配装置及堆内构件的有益效果是：

冷却剂通过流量通道进入压力容器的下腔室，由于流速大等原因，冷却剂在压力容器的下腔室中会产生涡流。连接于堆芯下支撑板和压力容器之间的桁架支撑结构可以将涡流部分消除。同时，安装于桁架支撑结构上的流量分配隔板，在冷却剂经过时，可以对冷却剂进行分流和进一步消除涡流。冷却剂经过流量分配隔板后通过堆芯下支撑板上的第一导流孔流入堆芯。本发明提供的桁架式流量分配装置及堆内构件结构简单、加工和安装简单、维修方便、可靠性高。同时，其具有涡流抑制效果好、流量分配效果好及支撑效果好等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。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相关的附图。

图1为本发明的第一实施例提供的桁架式流量分配装置的结构示意图；

图2为本发明的第一实施例提供的桁架支撑结构的结构示意图；

图3为本发明的第一实施例提供的第一安装槽的结构示意图；

图4为本发明的第一实施例提供的压力容器的结构示意图；

图5为本发明的第一实施例提供的堆芯下支撑板的结构示意图。

图标：100-桁架式流量分配装置；110-压力容器；111-第一安装槽；112-支撑座；1121-第一卡接部；120-堆芯下支撑板；121-第一导流孔；122-第二安装槽；123-第二卡接部；130-桁架支撑结构；131-第一桁架结构；132-第二桁架结构；140-流量分配隔板；141-第二导流孔；150-能量缓冲台；160-流量通道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种桁架式流量分配装置100，其结构简单、加工和安装简单、维修方便、可靠性高。同时，其具有涡流抑制效果好、流量分配效果好及支撑效果好等特点。

本实施例提供的桁架式流量分配装置100用于对进入堆芯的冷却剂进行流量分配。

本实施例提供的桁架式流量分配装置100包括压力容器110、堆芯下支撑板120、桁架支撑结构130、流量分配隔板140及能量缓冲台150。

堆芯下支撑板120设有多个第一导流孔121，堆芯下支撑板120与压力容器110连接，且堆芯下支撑板120与压力容器110之间设置有流量通道160。流量通道160与压力容器110的下腔室连通，以使冷却剂经流量通道160进入压力容器110的下腔室。桁架支撑结构130设置于压力容器110的下腔室内，并分别与压力容器110和堆芯下支撑板120连接。流量分配隔板140上设有多个第二导流孔141，且流量分配隔板140安装于桁架支撑结构130上，以使冷却剂通过流量分配隔板140上的第二导流孔141，并经由堆芯下支撑板120上的第一导流孔121流入堆芯。

可以理解，桁架支撑结构130是由若干桁架组成的。桁架支撑结构130与压力容器110和堆芯下支撑板120之间的连接方式既可以是通过焊接等方式连接为一体，也可以是以卡接或螺栓等方式可拆卸地连接。流量分配隔板140安装于桁架支撑结构130上的方式可以是卡接，也可以是焊接，还可以为其他的连接方式。

可以理解，冷却剂通过流量通道160进行压力容器110的下腔室，由于流速大等原因，冷却剂在压力容器110的下腔室中会产生涡流。连接于堆芯下支撑板120和压力容器110之间的桁架支撑结构130可以将涡流部分消除。即，桁架支撑结构130可以起到抑制涡流的作用。同时，安装于桁架支撑结构130上的流量分配隔板140在冷却剂经过时，可以对冷却剂进行分流和进一步消除涡流。冷却剂经过流量分配隔板140上的第二导流孔141后通过堆芯下支撑板120上的第一导流孔121流入堆芯。

请参阅图2，本实施例提供的桁架支撑结构130包括第一桁架结构131和第二桁架结构132，第一桁架结构131与第二桁架结构132连接，第一桁架结构131远离第二桁架结构132的一端与压力容器110连接，第二桁架结构132远离第一桁架结构131的一端与堆芯下支撑板120连接，流量分配隔板140安装于第二桁架结构132上。

可以理解，第一桁架结构131和第二桁架结构132均是通过若干直杆组成的。

在本实施例中，第二桁架结构132包括多个正四面体桁架单元(图未标)，多个正四面体桁架单元依次连接，且正四面体桁架单元的一端与堆芯下支撑板120连接，另一端与第一桁架结构131连接，正四面体桁架单元的其中三个面均设置有流量分配隔板140。

可以理解，正四面体桁架单元的四个面中，其中有三个面上均设置有流量分配隔板140。冷却剂经过这三个面上的流量分配隔板140，再通过堆芯下支撑板120上的第一导流孔121流入堆芯。

在本实施例中，正四面体桁架单元远离堆芯下支撑板120的三个面均设置有流量分配隔板140。

同时，在本实施例中，正四面体桁架单元的个数为六个，这六个正四面体桁架单元组成的端部形状为正六边形。

在本实施例中，桁架支撑结构130与压力容器110和堆芯下支撑板120之间的连接方式均采用可拆卸地连接，以方便将桁架支撑结构130的安装和拆卸，进而便于对本实施例提供的桁架式流量分配装置100的检修和维修。

请结合参阅图1和图3，在本实施例中，压力容器110设置有与第一桁架结构131配合的第一安装槽111。

需要说明的是，由于本实施例提供的桁架式流量分配装置100在压力容器110和桁架支撑结构130之间还设置有能量缓冲台150，所以为了设计和安装的方便，第一安装槽111设置于能量缓冲台150上。

能量缓冲台150的作用在于，当堆芯下支撑板120带动桁架支撑结构130朝向压力容器110的下腔室运动时，能量缓冲台150能在桁架支撑结构130和压力容置之间形成缓冲，进而减小压力容器110和桁架支撑结构130之间的刚性接触。

在本实施例中，能量缓冲台150是由弹性材料制成的。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，能量缓冲台150也可以以设置弹簧的形式实现缓冲的功能等。

请结合参阅图4和图5，在本实施例中，堆芯下支撑板120上设置有与第二桁架结构132配合的第二安装槽122。

在本实施例中，堆芯下支撑板120与压力容器110之间的连接方式为可拆卸地连接。

可以理解，堆芯下支撑板120与压力容器110之间可拆卸地连接是为了便于堆芯下支撑板120的安装和拆卸，进而便于堆芯下支撑板120的检修、维修和更换。同时，堆芯下支撑板120与压力容器110之间可拆卸地连接也为桁架支撑结构130的安装和拆卸提供了便利。

可以理解，桁架支撑结构130与堆芯下支撑板120和压力容器110之间的可拆卸连接是在堆芯下支撑板120与压力容器110可拆卸连接的基础上进一步设置的。

在本实施例中，压力容器110设置有多个与堆芯下支撑板120卡接的支撑座112。支撑座112上设置有第一卡接部1121，堆芯下支撑板120靠近支撑座112的一侧设置有第二卡接部123，第一卡接部1121与第二卡接部123卡接。

本实施例提供的桁架式流量分配装置100的有益效果：冷却剂通过流量通道160进行压力容器110的下腔室，由于流速大等原因，冷却剂在压力容器110的下腔室中会产生涡流。连接于堆芯下支撑板120和压力容器110之间的桁架支撑结构130可以将涡流部分消除。同时，安装于桁架支撑结构130上的流量分配隔板140在冷却剂经过时，可以对冷却剂进行分流和进一步消除涡流。冷却剂经过流量分配隔板140上的第二导流孔141后通过堆芯下支撑板120上的第一导流孔121流入堆芯。本实施例提供的桁架式流量分配装置100结构简单、加工和安装简单、维修方便、可靠性高。同时，其具有涡流抑制效果好、流量分配效果好及支撑效果好等特点。

第二实施例

本实施例提供了一种堆内构件(图未示)，其结构简单、加工和安装简单、维修方便、可靠性高。同时，其具有涡流抑制效果好、流量分配效果好及支撑效果好等特点。

本实施提供的堆内构件包括相互连接的反应堆本体(图未示)和第一实施例提供的桁架式流量分配装置100。

可以理解，上述连接既可以是焊接等的连接为一体，也可以是螺栓等的可拆卸连接等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种桁架式流量分配装置，用于对进入堆芯的冷却剂进行流量分配，其特征在于，所述桁架式流量分配装置包括压力容器、堆芯下支撑板、桁架支撑结构及流量分配隔板；

所述堆芯下支撑板设有多个第一导流孔，所述堆芯下支撑板与所述压力容器连接，且所述堆芯下支撑板与所述压力容器之间设置有流量通道，所述流量通道与所述压力容器的下腔室连通，以使所述冷却剂经所述流量通道进入所述压力容器的下腔室；

所述桁架支撑结构设置于所述压力容器的下腔室内，并分别与所述压力容器和所述堆芯下支撑板连接；

所述流量分配隔板设有多个第二导流孔，所述流量分配隔板安装于所述桁架支撑结构上，以使所述冷却剂通过所述第二导流孔，并由所述第一导流孔进入所述堆芯；

所述桁架支撑结构包括第一桁架结构和第二桁架结构，所述第一桁架结构和所述第二桁架结构均是通过若干直杆组成的，所述第一桁架结构与所述第二桁架结构连接，所述第一桁架结构远离所述第二桁架结构的一端与所述压力容器连接，所述第二桁架结构远离所述第一桁架结构的一端与所述堆芯下支撑板连接，所述流量分配隔板安装于所述第二桁架结构上；

所述第二桁架结构包括多个正四面体桁架单元，多个所述正四面体桁架单元依次连接，且所述正四面体桁架单元的一端与所述堆芯下支撑板连接，另一端与所述第一桁架结构连接，所述正四面体桁架单元的其中三个面均设置有所述流量分配隔板；

所述正四面体桁架单元远离所述堆芯下支撑板的三个面均设置有流量分配隔板。

2.根据权利要求1所述的桁架式流量分配装置，其特征在于，所述压力容器设置有与所述第一桁架结构配合的第一安装槽。

3.根据权利要求1所述的桁架式流量分配装置，其特征在于，所述堆芯下支撑板上设置有与所述第二桁架结构配合的第二安装槽。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的桁架式流量分配装置，其特征在于，所述压力容器设置有能量缓冲台，所述能量缓冲台抵持于所述压力容器和所述桁架支撑结构之间。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的桁架式流量分配装置，其特征在于，所述压力容器设置有多个与所述堆芯下支撑板卡接的支撑座。

6.根据权利要求5所述的桁架式流量分配装置，其特征在于，所述支撑座上设置有第一卡接部，所述堆芯下支撑板靠近所述支撑座的一侧设置有第二卡接部，所述第一卡接部与所述第二卡接部卡接。

7.一种堆内构件，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一项所述的桁架式流量分配装置。