申请/专利权人：中广核研究院有限公司;中国广核集团有限公司;中国广核电力股份有限公司

申请日：2018-04-13

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN108364699B

主分类号：G21C13/024

分类号：G21C13/024;G21C13/028;G21C13/036;G21C13/087

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2018.09.11#实质审查的生效;2018.08.03#公开

摘要：本发明提供一种用于金属冷却剂快堆的反应堆压力容器，所述反应堆压力容器包括底封头、直筒段、平顶盖和中心管，其中所述直筒段设置在所述底封头上方，与所述底封头的上部开口相固定；在所述直筒段上方设置所述平顶盖，所述直筒段与所述平顶盖形成密封结构；在所述底封头的底部中心设置有开口，所述开口与贯穿直筒段的中心管焊接固定。通过本发明，解决了现有的当燃料组件达到一定燃耗成为乏燃料后，无法继续在堆内维持链式反应的缺点以及换料需要开盖容易造成放射性外泄、换料周期长的问题。

主权项：1.一种用于金属冷却剂快堆的反应堆压力容器，其特征在于，所述反应堆压力容器包括底封头1、直筒段16、平顶盖10和中心管13，其中：所述直筒段16设置在所述底封头1上方，与所述底封头1的上部开口相固定；在所述直筒段16上方设置所述平顶盖，所述直筒段16与所述平顶盖10形成密封结构；在所述底封头1的底部中心设置有开口，所述开口与贯穿直筒段16的中心管13焊接固定；在所述平顶盖10上开设圆环形孔位，在所述平顶盖10的圆环形孔位处焊接一段高出平顶盖10的支承环结构12；在所述平顶盖10上设置热交换器的支承台14；所述直筒段包括法兰段7、上部筒体段6、中部环形支承段5以及下部筒体段2，所述法兰段7、所述上部筒体段6、所述中部环形支承段5以及所述下部筒体段2从上至下设置，相邻两段直接通过对接焊固定；在所述平顶盖10外侧设置有螺栓孔9，用于平顶盖10与直筒段16的法兰段7上设置的法兰螺栓相配合连接；在平顶盖10下表面与直筒段16上表面的接触面上设置有密封结构。

全文数据：一种用于金属冷却剂快堆的反应堆压力容器技术领域[0001]本发明涉及核技术领域，尤其涉及一种用于金属冷却剂快堆的反应堆压力容器。背景技术[0002]在反应堆运行过程中，需要压力容器来实现冷却剂的包容，为反应堆一回路提供压力边界，为堆芯部件和堆内构件等提供支承和定位，将反应堆的裂变反应限制在密闭空间内进行。现有的压力容器存在几个主要缺陷，一是没有外源中子引入通道，从而无法向堆芯提供外源中子，当燃料组件达到一定燃耗成为乏燃料后，无法继续在堆内维持链式反应的缺点；二是反应堆压力容器需要进行开盖式换料，造成反应堆一回路放射性外泄的缺点，而且换料周期长。发明内容[0003]为解决上述技术问题，本发明提供一种用于金属冷却剂快堆的反应堆压力容器，以解决现有的当燃料组件达到一定燃耗成为乏燃料后，无法继续在堆内维持链式反应的缺点以及反应堆压力容器需要进行开盖式换料，造成反应堆一回路放射性外泄的缺点，而且换料周期长问题。[0004]本发明提供的一种用于金属冷却剂快堆的反应堆压力容器，所述反应堆压力容器包括底封头、直筒段、平顶盖和中心管；其中，所述直筒段设置在所述底封头上方，与所述底封头的上部开口相固定;在所述直筒段上方设置所述平顶盖，所述直筒段与所述平顶盖形成密封结构;在所述底封头的底部中心设置有开口，所述开口与贯穿直筒段的中心管焊接固定。[0005]进一步地，在所述平顶盖上开设圆环形孔位，在所述平顶盖的圆环形孔位处焊接一段高出平顶盖的支承环结构;在平顶盖上开设燃料装卸孔;所述燃料装卸孔用于新燃料的装入和乏燃料组件的卸出。[0006]进一步地，在所述平顶盖上设置热交换器的支承台。[0007]进一步地，所述直筒段包括法兰段、上部筒体段、中部环形支承段以及下部筒体段，所述法兰段、所述上部筒体段、所述中部环形支承段以及所述下部筒体段从上至下设置，相邻两段直接通过对接焊固定。[0008]进一步地，在所述平顶盖外侧设置有螺栓孔，用于平顶盖与直筒段的法兰段上设置的法兰螺栓相配合连接；在平顶盖下表面与直筒段上表面的接触面上设置有密封结构。[0009]进一步地，在法兰段上设置有盲孔，所述盲孔的数量与平顶盖的螺栓孔数量相等。[0010]进一步地，所述中部环形支承段外部设置压力容器支承环，中部环形支承段内部设置堆内构件支承凸台；所述中部环形支承段的支承环上设置螺栓孔，用于与支承凸台的螺栓连接。[0011]进一步地，所述底封头、直筒段、平顶盖和中心管均采用奥氏体不锈钢。[0012]进一步地，所述底封头的底部中心设置的开口具有向内的翻边，所述贯穿直筒段的中心管的底部焊接在所述翻边上。[0013]实施本发明，具有如下有益效果：在本发明中，一方面反应堆压力容器采用平顶盖结构，平顶盖上设置有支承环结构，用于支承非开盖换料的换料设备，该支承环结构具有较大的承载能力，可以实现非开盖式换料设备通过燃料装卸孔进行换料;非开关换料的工作方式减少了开盖式换料一些列复杂的开关盖操作，避免了由于开盖式换料造成换料周期长的缺点，减少了由于开盖式换料的换料周期长，造成的巨大经济成本损失;尤其是避免了由于开盖式换料造成的反应堆一回路放射性的外泄。[0014]另一方面，将一根中心管结构贯穿整个反应堆压力容器，并与压力容器底封头相焊接，解决了传统反应堆压力容器没有向堆芯提供外源中子的通道的缺点，同时，由于能够通过中心管的散裂靶管和质子束管向反应堆堆芯提供高能外源中子，使得低富集度的乏燃料依然能够继续进行链式反应，进而进一步提升了反应堆燃料的利用率。[0015]又一方面，在中部环形支承段外部设置压力容器支承环，中部环形支承段内部设置堆内构件支承凸台，中部设置支承结构，使得在运行期间压力容器的支承点高度与重心位置高度接近，避免了在事故或者地震工况下由于两者大高度差带来的容器剧烈晃动，增加了反应堆压力容器的可靠性和安全性。[0016]再一方面，底封头除贯穿主容器的中心管外无其他开孔，降低了由于反应堆压力容器底封头开孔造成事故的概率。[0017]最后，由于反应堆压力容器组成部分均为奥氏体不锈钢材料，在液态金属冷却剂接触面上能够形成一层氧化膜，使压力容器具有良好的抗腐蚀性能。附图说明[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。[0019]图1是本发明实施例提供的用于金属冷却剂快堆的反应堆压力容器结构图。具体实施方式[0020]本专利核心内容为在反应堆压力容器设置中心管以及设置换料结构，以下结合附图和实施例对该反应堆压力容器具体实施方式做进一步说明。[0021]下面将详细描述本发明提供的一种用于金属冷却剂快堆的反应堆压力容器实施例。[0022]如图1所示，本发明实施例提供一种用于金属冷却剂快堆的反应堆压力容器，包括底封头1、直筒段16、平顶盖10和中心管13;直筒段16设置在底封头1的上方，与所述底封头1的上方开口相固定，具体固定方式一般为焊接;在直筒段16的上方设置平顶盖10,直筒段16与平顶盖10形成密封结构;在底封头1底部中心设置有开口，贯穿直筒段16的中心管13与上述底封头1的底部中心的开口焊接固定，为了焊接的方便，在底封头1的底部中心开口具有向内翻边，与贝穿直茼段I6的中心菅13的底部焊接在上述翻边上；中心管13用于为反应堆堆芯3提供中子源。[0023]通过上述结构的设置，中心管称为供应外源中子的通道，同时，由于能够通过中心管的散裂靶管和质子束管向反应堆堆芯提供高能外源中子，使得低富集度的乏燃料依然能够继续进行链式反应，进而进一步提升了反应堆燃料的利用率。[0024]为了实现^燃料的更换，在平顶盖10上开设有圆环形孔位，并在开孔处与平顶盖上表面焊接有一段高出平顶盖10的换料支承环I2结构，在支承环12上方可以支承非开盖式换料的换料设备;并且在平顶盖10上开设燃料装卸孔n用于新燃料的装入和乏燃料组件的卸出。[0025]通过上述结构，使得原来需要开盖进行更换燃料的方式变为不需要开关盖进行燃料更换，减少了放射性外泄的机会，并且提高了燃料更换的效率。[0026]在工况事故的状况下，反应堆堆芯3会产生大量的热量，如果不及时得将热量散发出去，会造成事故发生的危险。为了保证安全，在平顶盖1〇上设置热交换器的支承台14，所述支承台14上可以设置多个热交换器。[0027]该反应堆压力容器的直筒段16包括了法兰段7、上部筒体段6、中部环形支承段5以及下部筒体段2，上述法兰段7、上部筒体段6、中部环形支承段5以及下部筒体段2依次从上至下设置，其中法兰段7和中部环形支承段5均采用锻件，而上部筒体段6和下部筒体段2则由板材卷焊而成相邻两段直接通过对接焊固定。[0028]平顶盖10上外侧设有一圈螺栓孔9,用于平顶盖1〇与直筒段16的法兰段7设置的法兰螺栓相配合连接，同时在平顶盖10下表面与直筒段16上表面的接触面上设置有密封结构15,以密封压力容器内的放射性覆盖气体。[0029]在法兰段7上设置与平顶盖10螺栓孔9相等数量的盲孔8结构。[0030]中部环形支承段5外部设置压力容器支承环，内部设置堆内构件支承凸台，压力容器支承环与支承凸台形成组合支承结构，中部环形支承段5的支承环上加工有一圈螺栓孔17,用于与支承凸台的螺栓连接。[0031]中部环形支承段5上的外部至少设置有冷却剂出口管嘴18和进口管嘴4,即在中部环形支承段5上的外部设置至少两个管嘴，以实现冷却剂在反应堆一回路的循环流动。[0032]实施本发明，具有如下有益效果：在本发明中，一方面反应堆压力容器采用平顶盖结构，平顶盖上设置有支承环结构，用于支承非开盖换料的换料设备，该支承环结构具有较大的承载能力，可以实现非开盖式换料设备通过燃料装卸孔进行换料;非开关换料的工作方式减少了开盖式换料一些列复杂的开关盖操作，避免了由于开盖式换料造成换料周期长的缺点，减少了由于开盖式换料的换料周期长，造成的巨大经济成本损失;尤其是避免了由于开盖式换料造成的反应堆一回路放射性的外泄。[0033]另一方面，将一根中心管结构贯穿整个反应堆压力容器，并与压力容器底封头相焊接，解决了传统反应堆压力容器没有向堆芯提供外源中子的通道的缺点，同时，由于能够通过中心管的散裂靶管和质子束管向反应堆堆芯提供高能外源中子，使得低富集度的乏燃料依然能够继续进行链式反应，进而进一步提升了反应堆燃料的利用率。[0034]又一方面，在中部环形支承段外部设置压力容器支承环，中部环形支承段内部设置堆内构件支承凸台，中部设置支承结构，使得在运行期间压力容器的支承点高度与重心位置高度接近，避免了在事故或者地震工况下由于两者大高度差带来的容器剧烈晃动，增加了反应堆压力容器的可靠性和安全性。[0035]再一方面，底封头除贯穿主容器的中心管外无其他开孔，降低了由于反应堆压力容器底封头开孔造成事故的概率。[0036]最后，由于反应堆压力容器组成部分均为奥氏体不诱钢材料，在液态金属冷却剂接触面上能够形成一层氧化膜，使压力容器具有良好的抗腐蚀性能。[0037]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若千1荀单推演或替换’都应当视为属于本发明的保护范围。

权利要求：1.一种用于金属冷却剂快堆的反应堆压力容器，其特征在于，所述反应堆压力容器机构包括底封头1、直筒段16、平顶盖10和中心管13，其中：所述直筒段16设置在所述底封头（1上方，与所述底封头（1的上部开口相固定；在所述直筒段（16上方设置所述平顶盖，所述直筒段（16与所述平顶盖（10形成密封结构；在所述底封头（1的底部中心设置有开口，所述开口与贯穿直筒段（16的中心管（13焊接固定。2.如权利要求1所述的反应堆压力容器，其特征在于，在所述平顶盖（1〇上开设圆环形孔位，在所述平顶盖10的圆环形孔位处焊接一段高出平顶盖1〇的支承环结构（12;在平顶盖上开设燃料装卸孔（11，所述燃料装卸孔（11用于新燃料的装入和乏燃料组件的卸出。3.如权利要求2所述的反应堆压力容器，其特征在于，在所述平顶盖（10上设置热交换器的支承台（14。4.如权利要求3所述的反应堆压力容器，其特征在于，所述直筒段包括法兰段7、上部筒体段6、中部环形支承段5以及下部筒体段2，所述法兰段7、所述上部筒体段6、所述中部环形支承段5以及所述下部筒体段2从上至下设置，相邻两段直接通过对接焊固定。5.如权利要求4所述的反应堆压力容器，其特征在于，在所述平顶盖（10外侧设置有螺栓孔9，用于平顶盖10与直筒段16的法兰段7上设置的法兰螺栓相配合连接；在平顶盖（10下表面与直筒段（16上表面的接触面上设置有密封结构。6.如权利要求5所述的反应堆压力容器，其特征在于，在法兰段7上设置有盲孔8，所述盲孔8的数量与平顶盖的螺栓孔9数量相等。7.如权利要求6所述的反应堆压力容器，其特征在于，所述中部环形支承段5外部设置压力容器支承环，中部环形支承段内部设置堆内构件支承凸台；所述中部环形支承段5的支承环上设置螺栓孔（17，用于与支承凸台的螺栓连接。8.如权利要求7所述的反应堆压力容器，其特征在于，所述中部环形支承段5外部至少设置有冷却剂进口管嘴4和冷却剂出口管嘴18。9.如权利要求8所述的反应堆压力容器，其特征在于，所述底封头（1、直筒段（16、平顶盖10和中心管13均采用奥氏体不锈钢。10.如权利要求9所述的反应堆压力容器，其特种在于，所述底封头（1的底部中心设置的开口具有向内的翻边，所述贯穿直筒段16的中心管13的底部焊接在所述翻边上。

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