用于反应堆的主泵及反应堆的制作方法

1.本发明的实施例涉及核反应技术领域，尤其涉及一种用于反应堆的主泵及反应堆。


背景技术：

2.核反应堆一回路冷却介质主循环泵(简称核主泵)是反应堆可以旋转的设备，是反应堆一回路冷却介质系统的主要设备，主要功能是在系统充水时赶气，在开堆前循环升温。在正常运行时，确保一回路冷却介质循环以冷却堆芯。


技术实现要素：

3.本发明实施方式提供一种用于反应堆的主泵。包括：主轴，可转动地设置；叶轮，与主轴连接，能够随着主轴的转动而转动，以带动反应堆内的一回路冷却介质的流动；输送组件，与主轴可转动地连接，输送组件设置有进口和出口，一回路冷却介质自进口向出口流动。
4.本发明实施方式的一种反应堆，包括：由堆容器和堆顶盖形成的容器以及设置于容器内的冷热池隔板，反应堆还包括：集流板，位于冷热池隔板的下方，与冷热池隔板、堆容器共同限定形成位于冷池区域和热池区域之间的集流腔；上述实施例主泵，主泵通过泵盖连接组件与堆顶盖连接，叶轮位于集流腔内，输送组件位于冷池区域，一回路冷却介质自热池区域流向集流腔，再通过输送组件流向冷池区域。
5.本发明实施方式的用于反应堆的主泵中，取消了相关技术中外部的泵壳结构，以主轴的旋转轴带动叶轮转动，进而使得一回路冷却介质自输送组件的开口流向输送组件的出口，在满足流体输送功能外，具有结构简单、拆装方便和易于远程对中的特点。
6.本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
7.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
8.图1是本发明实施方式的用于反应堆的主泵的结构性示意图。
9.图2是本发明实施方式的用于反应堆的主泵的的部分剖视图。
10.以及
11.图3是本发明实施方式的反应堆的结构性示意图。
12.主要元件符号说明：
13.10、主泵；20、第一连接件；30、驱动组件；31、电机；32、电机轴；
14.100、主轴；110、传动组件；111、第一传动轴；112、第二传动轴；120、转动组件；121、第一转轴；122、第二转轴；
15.200、叶轮；
16.300、输送组件；310、输送管；311、容纳腔；320、环形板；
17.400、第二连接件；500、第三连接件；
18.600、拆卸结构；610、花键轴；620、花键套；
19.700、支撑组件；710、连接管；720、支撑环；
20.40、反应堆；41、堆容器；42、堆顶盖；43、冷热池隔板；44、集流板；45、集流腔；46、泵盖连接组件；471、冷池区域；472、热池区域；48、屏蔽组件；49、反应堆堆芯。
具体实施方式
21.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
22.图1是本发明实施方式的用于反应堆40的主泵10的结构性示意图。参见图1，用于反应堆40的主泵10包括主轴100、叶轮200和输送组件300。
23.主轴100可转动地设置。叶轮200与主轴100连接，能够随着主轴100的转动而转动，以带动反应堆40内的一回路冷却介质的流动。输送组件300与主轴100可转动地连接，输送组件300设置有进口和出口，一回路冷却介质自进口向出口流动。
24.进一步地，主轴100可绕其轴心线定轴转动。
25.进一步地，叶轮200与主轴100可以为固定连接，例如通过固定销或焊接或过盈连接的方式；也可以为可拆卸连接，例如叶轮200与主轴100通过可拆卸装置连接。
26.进一步地，叶轮200能够随着主轴100的转动而转动，叶轮200绕主轴100的轴心线定轴转动。叶轮200和主轴100可以为同步转动，即在相同时间内转过相同角度；叶轮200和主轴100也可以为非同步转动，即在相同时间内转过不同角度。只要主轴100可以带着叶轮200转动，对叶轮200和主轴100之间的转动关系并不做具体限制。
27.具体地，叶轮200可以包括多片扇叶，在主泵10旋转叶轮200的作用下，带动一回路冷却介质由输送组件300的进口向出口流动。
28.进一步地，输送组件300与主轴100可转动地连接，也就是说输送组件300与主轴100之间可以发生相对转动。因此，可以输送组件300静止不动而主轴100转动，也可以输送组件300转动而主轴100静止不动。
29.本实施例的反应堆40中的主泵10取消了相关技术中外部的泵壳结构，以主轴100的旋转轴带动叶轮200转动，进而使得一回路冷却介质自输送组件300的开口流向输送组件300的出口，具有结构简单和易于对中的特点。
30.参见图1，主轴100与驱动组件30连接，以通过驱动组件30带动主轴100的转动。
31.进一步地，驱动组件30包括电机31和电机轴32，电机轴32通过第一连接件20与主轴100连接。
32.具体地，第一连接件20可以设置为磁力联轴器，通过磁力联轴器将电机轴32与主轴100连接。因此，电机31、电机轴32、磁力联轴器和主轴100依次连接。电机轴32的轴心线与主轴100的轴心线共线。
33.参见图1，主轴100包括传动组件110和转动组件120
34.传动组件110通过第一连接件20与驱动组件30连接，以通过驱动组件30带动传动组件110的转动。转动组件120通过第二连接件400与传动组件110连接，以根据传动组件110的转动而转动，转动组件120与叶轮200连接。因此，电机31、电机轴32、第一连接件20、传动组件110、第二连接件400和转动组件120依次连接。
35.具体地，第二连接件400可以设置为万向联轴器。万向联轴器不仅可以补偿由于加工及安装误差引起的对中不精确的问题，还可抵抗振动和冲击作用，保证传动组件110和转动组件120在地震工况下功能的可靠性和运转稳定性。
36.参见图1，传动组件110包括第一传动轴111和第二传动轴112。
37.第一传动轴111通过第一连接件20与驱动组件30连接。第二传动轴112通过第三连接件500与第一传动轴111连接，通过第二连接件400与转动组件120连接。因此，电机31、电机轴32、第一连接件20、第一传动轴111、第三连接件500、第二传动轴112、第二连接件400和转动组件120依次连接。电机轴32的轴心线、第一传动轴111的轴心线和第二传动轴112的轴心线共线。
38.具体地，第三连接件500设置为联轴器。
39.参见图1，转动组件120包括第一转轴121和第二转轴122。
40.第一转轴121通过第二连接件400与第二传动轴112连接。第二转轴122能够通过拆卸结构600可拆卸地连接于第一转轴121，同时通过可拆卸装置将扭矩的传递。因此，电机31、电机轴32、第一连接件20、第一传动轴111、第三连接件500、第二传动轴112、第二连接件400、第一转轴121、拆卸结构600和第二转轴122依次连接。电机轴32的轴心线、第一传动轴111的轴心线、第二传动轴112的轴心线、第一转轴121的轴心线和第二转轴122的轴心线共线。主泵10为多段式轴组合结构，取消了传统设计中的泵壳结构，结构简单，各个轴和连接件加工工艺成熟，制造成本低。
41.进一步地，叶轮200与第二转轴122连接。叶轮200与第二转轴122可以为固定连接，例如通过固定销或焊接或过盈连接的方式；也可以为可拆卸连接，例如叶轮200与第二转轴122通过可拆卸装置连接。
42.进一步地，带动叶轮200旋转的第二转轴122的轴向长度小，以提高主泵10在工作时的稳定性。
43.第一传动轴111的轴心线、第二传动轴112的轴心线、第一转轴121的轴心线和第二转轴122的轴心线共线。
44.在一些实施例中，第一转轴121与第二传动轴112可转动地连接。第一转轴121的轴心线和第一转轴121的轴心线之间可以成夹角。第一转轴121和第二传动轴112之间可以通过万向联轴器连接，当主泵10的传动部分发生晃动时，第一转轴121和第二传动轴112之间发生相对转动，以抵抗振动和冲击作用，保证传动组件110和转动组件120在地震工况下功能的可靠性和运转稳定性。
45.在一些实施例中，拆卸结构600包括第一连接部和第二连接部。
46.第一连接部设置于第一转轴121与第二转轴122的其中一者上，第一连接部设置有凸起。第二连接部设置于第一转轴121与第二转轴122的其中另一者上，第二连接部与第一连接部可移动地连接，第二连接部设置有位于第一位置的卡口和位于第二位置的卡合部。当第一连接部相对于第二连接部正向移动时，凸起能够从卡口移动至卡合部并与卡合部相
卡合，而使第一转轴121与第二转轴122可拆卸地相连接；当第一连接部相对于第二连接部反向移动时，凸起能够与卡合部脱离并由卡口脱出，而使第一转轴121与第二转轴122分离
47.图3是本发明实施方式的反应堆40的结构性示意图。参见图3，拆卸结构600包括花键轴610和花键套620。花键轴610设置于第一转轴121与第二转轴122的其中一者上；花键套620设置于第一转轴121与第二转轴122的其中另一者上，花键轴610与花键套620可拆卸地连接。以通过花键轴610与花键套620可拆卸地连接，实现第一转轴121与第二转轴122可拆卸地连接。花键轴610和花键套620的配合除实现便捷拆卸和安装功能外，可补偿主泵10运行时的热涨位移变形。
48.在一些实施例中，第二转轴为阶梯轴，第二转轴至少包括位于首尾的第一阶梯轴和第二阶梯轴，第一阶梯轴与第一转轴连接。
49.进一步地，第二转轴的直径沿轴向逐渐发生变化。
50.参见图2，主泵10还包括支撑组件700。支撑组件700通过轴承与第一阶梯轴可转动地连接。
51.进一步地，支撑组件700通过轴承与第一阶梯轴可转动地连接，也就是说支撑组件700与第一阶梯轴之间可以发生相对转动。因此，可以支撑组件700静止不动而第一阶梯轴转动，也可以支撑组件700转动而第一阶梯轴静止不动。
52.进一步地，轴承被安装在支撑组件700内部中心位置。
53.参见图1和图2，支撑组件700包括连接管710和支撑环720。
54.连接管710通过轴承与第一阶梯轴可转动地连接，连接管710的内壁与轴承的周向外壁接触，连接管710的轴心线与第一阶梯轴的轴心线共线。支撑环720与连接管710成直角设置，连接管710相较于支撑环720靠近第一转轴121设置。其中，连接管710与支撑环720连接；或连接管710与支撑环720一体成型。
55.进一步地，连接管710通过轴承与第一阶梯轴可转动地连接，也就是说连接管710与第一阶梯轴之间可以发生相对转动。因此，可以连接管710静止不动而第一阶梯轴转动，也可以连接管710转动而第一阶梯轴静止不动。
56.进一步地，连接管710可以为中空圆柱形，通过轴承与第一阶梯轴可转动地连接。轴承位于连接管710和第一阶梯轴之间。
57.进一步地，支撑环720可以为环状。
58.图2是图1的主泵10的部分剖视图。参见图2，输送组件300包括输送管310和环形板320。
59.输送管310形成有容纳腔311，输送管310开设有第一开口和第二开口，容纳腔311与第一开口和第二开口连通设置，至少部分第二转轴122通过第一开口位于容纳腔311内，第二开口用于供一回路冷却介质流出。环形板320位于输送管310与第二转轴122之间，环形板320内壁通过轴套与第二阶梯轴连接。其中，环形板320与输送管310连接；或环形板320与输送管310一体成型。
60.进一步地，轴套可以包括台阶状凸起，该凸起位于环形板320与第二阶梯轴之间。
61.进一步地，轴套被安装在输送组内部中心位置。
62.具体地，第二转轴122包括依次连接的第一阶梯轴、第三阶梯轴和第二阶梯轴，第一阶梯轴与第一转轴121连接。第一阶梯轴、第三阶梯轴和第二阶梯轴的直径可以均不相
同，第三阶梯轴的直径大于第一阶梯轴和第二阶梯轴，轴承与第一阶梯轴相配合，轴套与第二阶梯轴相配合，以便于轴承和轴套的安装。除此之外，叶轮200可以与第三阶梯轴固定连接。
63.综上，轴承与轴套分别在第二转轴122的两端，对第二转轴122进行稳定支撑。除此之外，传动组件110和第一转轴121在功能上仅起到传递扭矩的作用，并不会对第二转轴122和叶轮200旋转的稳定性产生影响，因此，第二转轴122的稳定性强，叶轮200的稳定性也强。
64.由于一回路冷却介质在运行工况下的流速很小，引起的压力损失也就很小，故叶轮200不需要很高的转速即可实现一回路冷却介质的强迫循环。在本实施例中，主轴100的旋转扭矩虽经过多级连接结构的传递，但整体而言，个连接结构均无需传递很大的扭矩即可满足功能要求，以提高主泵10各组件发热使用寿命。
65.参见图3，反应堆40包括由堆容器41和堆顶盖42形成的容器以及设置于容器内的冷热池隔板43反应堆40还包括集流板44和主泵10。
66.集流板44位于冷热池隔板43的下方，与冷热池隔板43、堆容器41共同限定形成位于冷池区域471和热池区域472之间的集流腔45。上述实施例的主泵10，主泵10通过泵盖连接组件46与堆顶盖42连接。主泵10的叶轮200位于集流腔45内。主泵10的输送组件300位于冷池区域471，一回路冷却介质自热池区域472流向集流腔45，再通过输送组件300流向冷池区域471。
67.具体地，一回路冷却介质位于容器内，容器是一回路冷却介质的池体边界。
68.进一步地，冷热池隔板43将堆池分隔为上部的热池区域472和下部的冷池区域471，以提高热效率，且冷热池隔板43与集流板44一起形成了集流腔45。
69.进一步地，主泵10通过泵盖连接组件46与堆顶盖42固定连接，并通过紧固件及密封件实现连接处的密封。磁力联轴器位于驱动最贱和之间泵盖连接组件46，磁力联轴器用于将电机轴32的旋转扭矩传递至第一传动轴111，并解决轴封泄漏问题，实现完全密封，提高了反应堆40的安全性能。
70.进一步地，主泵10和集流板44均浸泡在一回路冷却介质中，以提高反应堆40的固有安全性并减小整体尺寸。一回路冷却介质在堆池内经反应堆堆芯49组件加热后向上流动进入热池区域472，随后进入通过主泵10进入冷池区域471，再进入反应堆堆芯49内。
71.进一步地，在主泵10旋转叶轮200的作用下，介质由集流腔45内经主泵10出口流向下部冷池区域471，并由下部返回至反应堆堆芯49。主泵10贯穿整个热池区域472，主泵10带动叶轮200为一回路冷却介质的强迫循环流动提供动力。
72.进一步地，反应堆40可以为池式铅铋反应堆40。本实施例的反应堆40中的主泵10取消了相关技术中外部的泵壳结构，主泵10的主轴100采用分段式结构，合理布置在反应堆40内，并利用冷热池隔板43形成合理的流道，且具有结构简单、易于对中、拆装操作方便及密封可靠等特点。
73.参见图3，主泵10包括第一传动轴111。反应堆40还包括至少一个屏蔽组件48。至少一个屏蔽组件48沿第一传动轴111的轴心线依次设置，以限制容器内的热量向上传递，以及中子和伽马向上传递。
74.参见图3，主泵10包括支撑组件700，支撑组件700与冷热池隔板43连接，支撑组件700位于热池区域472。支撑组件700在主轴100旋转工作时，与冷热池隔板43保持相对静止
状态。也即，支撑组件700并不随主轴100的旋转而转动。
75.进一步地，支撑组件700与冷热池隔板43可以是固定连接，例如通过焊接的方式。
76.在一些实施例中，第二转轴122与支撑组件700和输送组件300连接。支撑组件700位于驱动组件30和输送组件300之间，当驱动组件30开始驱动主轴100旋转时，传动组件110将扭矩传递至第一转轴121，进而传递给连接有叶轮200的第二转轴122。由于叶轮200用于带动一回路冷却介质自输送组件300的开口流向出口，因此叶轮200旋转时会产生升力，但是升力传送至轴承，再通过轴承作用在于冷热池隔板43固定连接的支撑组件700，以避免对第一转轴121的稳定性造成影响。
77.参见图3，输送组件300与集流板44连接。输送组件300在主轴100旋转工作时，与集流板44保持相对静止状态。也即，输送组件300并不随主轴100的旋转而转动。
78.进一步地，输送组件300与集流板44固定连接，例如通过焊接的方式。
79.本实施例的主泵10安装在反应堆40或从反应堆40中拆除时，可以将主泵10的转动组件120、叶轮200和输送组件300可以提前安装在冷热池隔板43和集流板44上。
80.当需要进行安装时，可以先将堆顶盖42与堆容器41连接，将传动组件110移至相应位置后，再将传动组件110与堆顶盖42和转动组件120进行安装。也可以先将传动组件110通过泵盖连接组件46与堆顶盖42连接，再将传动组件110和堆顶盖42移至相应位置后，将传动组件110与转动组件120进行安装。第二传动轴112与第一转轴121通过花键轴610和花键套620的配合实现传动组件110和转动组件120扭矩的传递和可拆卸连接。
81.当需要进行拆卸时，可以将传动组件110先后与堆顶盖42和转动组件120拆卸，再将传动组件110从反应堆40中取出，最后将转动组件120、叶轮200和输送组件300随着冷热池隔板43和集流板44一同拆除。也可以先将传动组件110与转动组件120拆除，再将传动组件110与堆顶盖42一同拆除，随后将传动组件110和堆顶盖42一同从反应堆40中取出，最后将转动组件120、叶轮200和输送组件300随着冷热池隔板43和集流板44一同拆除。
82.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
83.在本发明的描述中，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。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。
84.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
85.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了
简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
86.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
87.尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。