耐高温差导流结构及其安装方法与流程

本申请涉及核工程，具体涉及一种导流结构及其安装方法，及包含其的核反应堆。

背景技术：

1、核反应堆通过核裂变产生大量热量，这些热量被一回路中的冷却剂带出来用于产生蒸汽，进而推动汽轮发电机组实现发电等。为了确保核反应堆安全运行，必须持续不断地对核燃料进行冷却，防止堆芯过热甚至熔毁。一些先进核反应堆设计中采用直接容器注射（direct vessel injection，简称dvi）技术，以在事故工况或冷却剂不足时，直接从反应堆压力容器上的喷嘴向堆内注入冷却剂。为了引导注入的冷却剂沿预定路径流向堆芯，通常在核反应堆内部设置导流结构，将冷却剂沿堆内构件壁面向下引导，再转向上升进入燃料区。

2、然而，该注水系统注入的冷却剂温度较低，例如约20°c，而堆内正常运行温度高达约300°c。当低温冷却剂突然接触高温金属导流结构时，导流结构表面迅速冷却收缩，而与其连接的堆内构件等安装基体因热容量大、冷却缓慢，两者之间产生巨大的温差和变形差异。现有导流结构通常刚性固定在安装基体上，在反复热胀冷缩循环中承受循环热应力，长期运行后容易出现疲劳裂纹，甚至可能失效。

3、基于此，本申请提供一种导流结构及其安装方法、以及包含其的核反应堆，以期解决上述技术问题的一个或多个。

技术实现思路

1、本申请的第一方面提供一种导流结构。

2、本申请的第二方面提供一种核反应堆。

3、本申请的第三方面提供一种导流结构的安装方法。

4、根据本申请第一方面的导流结构，其用于核反应堆的冷却剂导流，包括导流件和所述导流件的安装基体；所述导流件包括导流部和安装部；所述导流部设有流道；所述流道在延伸方向上的一端设有止挡壁、相对另一端形成开口端，冷却剂进入所述流道能够受所述止挡壁阻挡而从所述开口端流出；所述安装部用于安装至所述安装基体；所述导流部位于两侧的所述安装部之间，所述导流部的侧壁与所述安装部连接并且形成应力释放槽，所述应力释放槽两端开口且在所述导流件的厚度方向上朝向所述安装基体的一侧开口。

5、本申请提供的导流结构通过在导流部的侧壁与两侧安装部之间形成两端开口且朝向安装基体一侧开口的应力释放槽，导流部在承受低温冷却剂急冷冲击时相对于安装部产生的差异热变形，可以通过应力释放槽侧壁的局部弹性形变被吸收，阻断热应力的刚性传递路径，从而降低结构在循环热载荷下发生疲劳裂纹的风险，提高导流结构在高温差工况下的可靠性和延长使用寿命。

6、在一些实施例中，所述安装部设有沿所述导流件的厚度方向贯穿的安装孔和定位孔，所述导流结构还包括螺栓和定位销，所述螺栓穿过所述安装孔以实现所述导流件可拆卸地连接所述安装基体，所述定位销穿过所述定位孔以限定所述导流件相对于所述安装基体的位置。

7、传统导流结构通常采用焊接方式将导流件刚性固定在安装基体上，焊缝位置承受循环热应力极易产生疲劳开裂；本申请提供的导流结构则采用螺栓与定位销组合的可拆卸连接方式替代传统焊接固定，定位销穿过定位孔承担定位功能以保证导流件相对于安装基体的位置精度，螺栓穿过安装孔承担紧固功能以提供足够的连接力，允许导流件在温度变化时产生微小的热膨胀自由度，进一步减小安装约束引入的附加热应力，且便于导流结构的在役检修和更换。

8、在一些实施例中，所述导流件与所述安装基体的组装体被配置为耐受不低于300°c的温差。

9、在一些实施例中，所述流道的至少部分在垂直于延伸方向上的截面为椭圆形或者为带圆角的矩形。

10、在一些实施例中，所述流道的至少部分表面被配置为流体动力学曲面。

11、在一些实施例中，所述开口端具有流体动力学曲面。

12、在一些实施例中，在厚度方向上，所述安装部接触所述安装基体的安装面与所述导流部靠近所述安装基体一侧的表面具有落差。

13、根据本申请第二方面的核反应堆，其包括反应堆压力容器以及如第一方面所述的导流结构；所述导流结构设置在所述核反应堆的冷却剂流路上，所述冷却剂流路的流向朝向所述导流件的所述流道。

14、在一些实施例中，所述安装基体为吊篮筒体、分流器和冷却剂系统管道中的至少一个。

15、根据本申请第三方面的导流结构的安装方法，其用于实现如第一方面所述的导流结构的安装，包括：通过螺栓穿过所述安装孔，将所述导流件安装于所述安装基体；通过定位销穿过所述定位孔，限定所述导流件相对于所述安装基体的位置。

1.一种导流结构，其特征在于，用于核反应堆的冷却剂导流，包括导流件和所述导流件的安装基体；

2.如权利要求1所述的导流结构，其特征在于，所述安装部设有沿所述导流件的厚度方向贯穿的安装孔和定位孔，所述导流结构还包括螺栓和定位销，所述螺栓穿过所述安装孔以实现所述导流件可拆卸地连接所述安装基体，所述定位销穿过所述定位孔以限定所述导流件相对于所述安装基体的位置。

3.如权利要求1所述的导流结构，其特征在于，所述导流件与所述安装基体的组装体被配置为耐受不低于300°c的温差。

4.如权利要求1所述的导流结构，其特征在于，所述流道的至少部分在垂直于延伸方向上的截面为椭圆形或者为带圆角的矩形。

5.如权利要求1所述的导流结构，其特征在于，所述流道的至少部分表面被配置为流体动力学曲面。

6.如权利要求5所述的导流结构，其特征在于，所述开口端具有流体动力学曲面。

7.如权利要求1所述的导流结构，其特征在于，在厚度方向上，所述安装部接触所述安装基体的安装面与所述导流部靠近所述安装基体一侧的表面具有落差。

8.一种核反应堆，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的导流结构；

9.如权利要求8所述的核反应堆，其特征在于，所述安装基体为吊篮筒体、分流器和冷却剂系统管道中的至少一个。

10.一种导流结构的安装方法，其特征在于，用于实现如权利要求2至7中任一项所述的导流结构的安装，包括：通过螺栓穿过所述安装孔，将所述导流件安装于所述安装基体；通过定位销穿过所述定位孔，限定所述导流件相对于所述安装基体的位置。