反应堆用导流装置及反应堆的制作方法

1.本发明涉及反应堆技术领域，尤其涉及一种反应堆用导流装置及反应堆。


背景技术：

2.反应堆直接安注技术(dvi)，是指在反应堆压力容器上设置管嘴，在发生设计基准事故或者严重事故等特殊工况下，可以将安注水通过管嘴直接注入到反应堆压力容器中，而无需经过冷管段。区别于传统压水堆“主管道安注”的方式，dvi降低了安注水通过主管道破口直接流失的可能，提高了安注水的有效注入，降低了安注容量的需求。
3.在反应堆内高温高压的环境下，为确保安注流体能够有效流向堆芯，降低旁流，通常在安注流体进入rpv后设置导流装置。在反应堆正常运行工况下，导流装置设置对压力容器内冷却剂的流动影响应尽量小，对反应堆各区域压降的影响和对堆芯入口的流量分配的影响应尽可能小。因此，导流装置设置，不仅要满足事故工况下的注入水导流功能，而且对正常工况下反应堆压力容器内流场影响尽量小。
4.现有的一种导流装置，采用延伸管的形式固定在压力容器内的吊篮上，延伸管对着压力容器接管开有入水孔，下方开有出水口，流体从压力容器接管注入后，进入延伸管开孔，沿着延伸管与吊篮壁面组成的腔室向下流动，进而注入堆芯。上述方式存在以下缺陷：吊篮壁面形成多个独立腔室，不利于正常运行工况下的流体交换，腔室内流动状态及流动形式复杂，会引入新的流动现象；结构较大，对反应堆压力容器内环腔压降、堆芯入口流量分配影响较大，导流装置与反应堆相容性较差。
5.现有的另一种导流装置，通过偏转器固定在压力容器内的吊篮上，该偏转器使进入的冷却剂改变方向向下沿着吊篮与压力容器之间的环形空间流动；偏转器后侧有突起，以使偏转器与吊篮之间存在间隙。上述方式存在以下缺陷：偏转器可以实现偏转，但没有引流作用，导流效果差；偏转器与吊篮之间存在间隙，流体冲击下，背部突起承受较大载荷，容易发生失效脱落。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的反应堆用导流装置及具有该导流装置的反应堆。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种反应堆用导流装置，固定在压力容器内的吊篮的外壁面上并与dvi注入管正对；所述反应堆用导流装置包括贴合在所述吊篮的外壁面上的背板、设置在所述背板的相对两侧上的两个侧板、设置在所述背板的另外一侧上的顶板；
8.所述顶板连接在两个所述侧板之间，与所述侧板在所述背板上界定出一个开放的导流腔室；所述导流腔室具有第一开放侧和第二开放侧，所述第一开放侧与所述背板相对，形成所述导流腔室的导流入口，用于与所述dvi注入管正对连通；所述第二开放侧与所述顶板相对，形成所述导流腔室的导流出口。
9.优选地，所述顶板的内表面为斜面或弧面，形成引导进入所述导流腔室的流体向下偏转的导流面。
10.优选地，所述顶板的厚度自连接所述背板的一端到远离所述背板的一端逐渐减小。
11.优选地，所述背板通过若干暗销连接在所述吊篮的外壁面上。
12.优选地，所述背板的边缘还通过焊接紧密连接在所述吊篮的外壁面上。
13.优选地，所述侧板远离所述顶板的下端设有倒角。
14.本发明还提供一种反应堆，包括压力容器、吊篮、至少一个dvi注入管以及至少一个以上任一项所述的反应堆用导流装置；
15.所述吊篮设置在所述压力容器内，所述dvi注入管的一端插接在所述压力容器的器壁上并连通所述压力容器的内腔；所述反应堆用导流装置固定在所述吊篮的外壁面上并与所述dvi注入管正对。
16.优选地，所述反应堆用导流装置的导流腔室的第一开放侧与所述dvi注入管之间相接或相靠近。
17.优选地，在所述压力容器内，所述反应堆用导流装置的导流腔室的第一开放侧的上边缘与所述dvi注入管的管口上边缘平齐，或者高于所述dvi注入管的管口上边缘。
18.优选地，所述反应堆用导流装置的导流腔室的第一开放侧的宽度大于所述dvi注入管的管口内导向面的最大内径。
19.优选地，所述压力容器的外壁面设有用于冷却剂进出的接管嘴；所述接管嘴贯穿所述压力容器的内壁面，在所述压力容器的器壁形成内孔，所述内孔连通所述接管嘴和压力容器的内腔；
20.所述反应堆用导流装置的导流腔室的第二开放侧位于所述内孔的下边缘下方。
21.优选地，所述反应堆还包括堆芯，所述堆芯设置在所述吊篮内。
22.本发明的反应堆用导流装置，通过其上形成的开放的导流腔室将流体引入并引导流体向下流动以注入堆芯，提高安注效率；解决在吊篮壁面形成独立腔室问题，有利于流体充分交换；结构简单、体积小，正常运行时对反应堆压力容器内环腔流场影响较小，对反应堆内压降系数及堆芯入口流量分配影响较小，有利于反应堆相容性。
附图说明
23.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
24.图1是本发明一些实施例的反应堆的剖面结构示意图；
25.图2是图1中反应堆用导流装置在吊篮和dvi注入管之间的结构示意图；
26.图3是图1中反应堆用导流装置在吊篮和dvi注入管之间的剖面结构示意图；
27.图4是图1中反应堆用导流装置在吊篮上的横向剖面结构示意图。
具体实施方式
28.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
29.如图1所示，本发明一些实施例的反应堆，可包括压力容器10、吊篮20、至少一个
dvi注入管40以及至少一个反应堆用导流装置50，进一步还可包括堆芯30。
30.其中，压力容器10为密闭的容器，图1示出了去除顶盖后的压力容器。吊篮20设置在压力容器10内，吊篮20具体以其顶部连接在压力容器10内上端，使得吊篮20整体悬空在压力容器10内。堆芯30设置在吊篮20内。吊篮20及堆芯30在压力容器10内的设置可参考现有技术实施，在此不再赘述。
31.dvi注入管40作为安注水的注入管，其一端插接在压力容器10的器壁上并连通压力容器10的内腔，dvi注入管40的另一端位于压力容器10的外侧，从而安注水通过dvi注入管40注入压力容器10内。
32.反应堆用导流装置50固定在吊篮20的外壁面上并与dvi注入管40正对及连通，从而通过dvi注入管40的安注水进入反应堆用导流装置50，在反应堆用导流装置50的导流作用下向下流动，再从压力容器10内底部向上进入吊篮20内，安注水的流向如图1中箭头所示。
33.在压力容器10的器壁上，沿着器壁周向可插接一个或多个dvi注入管40。多个dvi注入管40之间可均匀间隔分布或者不均匀间隔分布，并且多个dvi注入管40在压力容器10上可处于同一高度，也可以处于不同的高度。在压力容器10内，吊篮20的外壁面上设有一个或多个反应堆用导流装置50，反应堆用导流装置50与dvi注入管40对应设置，并且一个反应堆用导流装置50与一个dvi注入管40正对连通。
34.对应dvi注入管40的插接，压力容器10的器壁设有贯穿其内壁面和外壁面的连接孔(未标示)，dvi注入管40配合在连接孔内的一端的外周面与连接孔的内表面紧密配合，实现dvi注入管40在压力容器10上的密封插接。
35.压力容器10的外壁面上还设有分别用于冷却剂进出的接管嘴70，接管嘴70在压力容器10的外壁面上沿着其周向间隔分布。通常，接管嘴70设置在压力容器10的上端。接管嘴70贯穿压力容器10的内壁面，在压力容器10的器壁上形成内孔71，内孔71连通接管嘴70和压力容器10的内腔。内孔71靠近压力容器10内腔的一端内通常还设有斜面或弧面的导向面。
36.参考图1-3，反应堆用导流装置50包括背板51、两个侧板52以及一顶板53。两个侧板52设置在背板51的相对两侧上，顶板53设置在背板51的另外一侧上并且连接在两个侧板52之间，从而顶板53和侧板52在背板51上界定出一个开放的导流腔室500。
37.在压力容器10内，反应堆用导流装置50以其顶板53朝上，以其背板51朝向并贴合固定在吊篮20的外壁面上，导流腔室500背向吊篮20而与dvi注入管40相对连通。两个侧板52可形成导流腔室500的左右两个侧壁，顶板53形成导流腔室500的顶壁。
38.对于开放的导流腔室500，其具有两个开放侧，分别为第一开放侧501和第二开放侧502。第一开放侧501位于两个侧板52远离背板51的端部之间并与背板51相对，形成导流腔室500的导流入口，用于与dvi注入管40正对连通。第二开放侧502位于两个侧板52的下端之间并与顶板53相对，形成导流腔室500的导流出口。dvi注入管40接入的安注水通过第一开放侧501进入导流腔室500内，再从第二开放侧502向下流出。
39.导流腔室500的开放设置，使得导流腔室500也与压力容器10的内腔相连通，不会在吊篮20外壁面上形成独立腔室，也有利于压力容器10内流体的充分交换。
40.在压力容器10内，导流腔室500的第一开放侧501的上边缘与dvi注入管40(朝向压
力容器10内的一端)的管口上边缘平齐，或者高于dvi注入管40(朝向压力容器10内的一端)的管口上边缘，这样使得dvi注入管40输出的安注水能够完全进入导流腔室500内，避免部分安注水从第一开放侧501上边缘的上方流出。
41.dvi注入管40位于压力容器10内的一端的管口内部通常设有导向面(斜面或弧面)，对此，导流腔室500的第一开放侧501的宽度以大于dvi注入管40的管口内导向面的最大内径设置，使得dvi注入管40输出的安注水可完全进入导流腔室500并在导流腔室500内流动。
42.进一步地，对于第一开放侧501的宽度大于dvi注入管40的导向面41的最大内径设置，同时也优选小于dvi注入管40位于压力容器10内的一端外径设置，进一步优选小于该端外周上的倒角42(呈斜面或弧面)外径设置，既保证流体有效注入又可减少缝隙漏流，避免第一开放侧501过大设置而增大反应堆用导流装置50整体的体积，保证整个反应堆用导流装置50在压力容器10内具有导流的同时具有较小体积，减小对反应堆压力容器内环腔流场及对反应堆内压降系数及堆芯入口流量分配的影响。
43.此外，对于整个反应堆用导流装置50的长度，基本由背板51的长度决定。因此，为保证整个反应堆用导流装置50在压力容器10内具有相对较小的体积，反应堆用导流装置50的长度(即背板51及侧板52的长度)以大于dvi注入管40的位于压力容器10内的管口内导向面41的最大内径设置，进一步还大于压力容器10上内孔71的内径(优选大于内孔71内导向面内径)，以利于流体注入效率，避免或减少从接管嘴70流出。
44.其中，结合反应堆用导流装置50在压力容器10内部与压力容器10上接管嘴70的位置关系，反应堆用导流装置50的顶部边缘(即顶板53)可与压力容器10上的内孔71的上边缘平齐，或者低于压力容器10上的内孔71的上边缘；反应堆用导流装置50的底部边缘(即第二开放侧502)低于压力容器10上的内孔71的下边缘。
45.对于反应堆用导流装置50的顶部边缘与压力容器10上的内孔71的上边缘平齐时，背板51及侧板52的长度应大于该内孔71直径设置，使得反应堆用导流装置50的第二开放侧502位于内孔71的下边缘下方，从而避免反应堆用导流装置50导流的流体流至接管嘴70。
46.对于反应堆用导流装置50的顶部边缘低于接管嘴70贯通在压力容器10上的内孔71的上边缘时，背板51及侧板52的长度根据该内孔71的下边缘所在位置设置，以使背板51和侧板52的下边缘位于内孔71的下边缘下方，进而使得反应堆用导流装置50的第二开放侧502位于内孔71的下边缘下方，从而避免反应堆用导流装置50导流的流体流至接管嘴70。
47.导流腔室500的第一开放侧501与dvi注入管40(管端)之间可相接，减少两者之间缝隙的产生，进而减少缝隙漏流的问题，提高安注效率。
48.或者，在满足安装及吊装间隙的前提下，导流腔室500的第一开放侧501与正对的dvi注入管40的管端相靠近，使得两者之间的缝隙尽量小，以减少缝隙漏流，提高安注效率。其中，缝隙的最小值以能够保证反应堆用导流装置50在吊篮20上的安装以及随同吊篮20的吊运为准；缝隙的最大值以能够防止缝隙漏流、保证安注效率为准。
49.具体地，对于反应堆用导流装置50在吊篮20上的固定安装，其中，背板51可通过螺栓或暗销60等连接在吊篮20的外壁面上。作为优选，背板51通过若干暗销60连接在吊篮20的外壁面上，通过暗销60的紧固使得背板51紧密贴合在吊篮20上，减少螺栓等紧固件因疲劳产生的脱落风险。并且，暗销60埋入在吊篮20和背板51之间，不会凸出在吊篮20的外壁面
或背板51外侧，不会影响压力容器10内流体的流向。
50.背板51的边缘进一步还可通过焊接紧密连接在吊篮20的外壁面上，从而在背板51的边缘与吊篮20的外壁面之间形成焊缝61，加强整个反应堆用导流装置50在吊篮20上连接稳定性。上述的焊接可以是连续焊接，也可以是断续焊接，对应形成连续的焊缝61或者断续的焊缝61。
51.侧板52和顶板53可通过冲压等方式一体形成在背板51上。或者，背板51、侧板52以及顶板53分别制备，在通过焊接等方式将侧板52和顶板53连接在背板51上，形成一体。
52.为满足反应堆内材料使用要求，反应堆用导流装置50的背板51、侧板52及顶板53等各部分采用不锈钢或合金材料等制成，不宜采用碳钢。在厚度方面，背板51、侧板52及顶板53也以满足结构强度要求为准设置；在满足前述要求情况下厚度无需过大设置，以避免增加支撑负担及成本。
53.如图2-4所示，在一些实施例中，两个侧板52与背板51相对垂直而连接在背板51的相对两侧上，顶板53与背板51、侧板52相对垂直而连接在背板51和侧板52之间。顶板53和侧板52在背板51上界定出的导流腔室500为等宽的腔室。
54.在其他实施例中，在满足导流的前提下，两个侧板52也可以相向倾斜，与背板51之间形成一定的夹角(非90
°
)。对于倾斜设置的侧板52，形成在两个侧板52之间的第一开放侧501的宽度同样大于dvi注入管40的内径。
55.在导流腔室500内，顶板53的内表面也形成导流腔室500的内壁面。顶板53的内表面为斜面(即：倾斜的平面)或弧面，从而形成导流面531。导流面531与dvi注入管40正对，从而与流体注入方向正对，起到偏转引流的作用，引导进入导流腔室500的流体向下偏转流动，避免流体反向流出dvi注入管40。
56.在图3所示实施例中，导流面531由弧面形成；在其他实施例中，导流面531可由斜面形成。顶板53内导流面531的设置，使得顶板53的厚度自连接背板51的一端到远离背板51的一端逐渐减小。
57.由于导流面531一体形成在顶板53上，无需设置额外的偏转器，因此解决了偏转器脱落的问题，有利于提高反应堆安全性。
58.结合反应堆用导流装置50的结构组成，在一些实施例中，侧板52呈矩形等多边形，对于该种形状的侧板，侧板52远离顶板53的下端设有倒角521。在反应堆用导流装置50连同吊篮20整体引入反应堆时，倒角521可提供导向，有效降低吊装难度，减少发生磕碰。
59.在另一些实施例中，侧板52远离顶板53的下端呈弧形或斜向时，无需再设置倒角，同样可在反应堆用导流装置50连同吊篮20整体引入反应堆时提供导向，降低吊装难度，减少发生磕碰。
60.本发明的反应堆用导流装置50在反应堆内使用时，在发生设计基准事故或者严重事故等特殊工况下，将安注水通过dvi注入管40直接注入到压力容器10内。进入压力容器10的安注水直接进入到与dvi注入管40正对的导流腔室500。其中，安注水从导流腔室500的第一开放侧501进入其中，在导流面531的偏转引流下在导流腔室500内向下流动，从导流腔室500的第二开放侧502流出，可沿着吊篮20流向压力容器10下端，最后从吊篮20底部注入堆芯30内。
61.在反应堆正常运行工况下，反应堆用导流装置50在压力容器10内的设置，结合其
结构简单及体积小等，反应堆用导流装置50对压力容器10内冷却剂的流动影响小，对反应堆各区域压降的影响和对堆芯入口的流量分配的影响小。
62.综上所述，本发明的反应堆用导流装置50，不仅满足事故工况下的注入水导流功能，而且对正常工况下反应堆压力容器内流场影响小，有利于反应堆相容性。
63.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。