CN103903656A - 压水型核反应堆堆内构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核电技术领域，具体公开了一种压水型核反应堆堆内构件。它包括上部堆内构件和下部堆内构件，上部堆内构件包括测量导向结构、直插式水位探测器的导向结构、上堆芯板和上支承板，下部堆内构件包括吊篮组件和二次支承及流量分配组件，设计了新型的下腔室流量分配结构，并采用了位于压力容器上封头内的测量导向结构，同时设计了用于水位测量的直插式水位探测器的导向结构，使得压力容器内堆内构件能够均匀分配堆芯冷却剂，从而提升反应堆整体性能，简化了反应堆结构，另外设计了直插式的水位探测器的导向结构，也解决了水位探测器直径较大，难以在堆内弯曲所带来的问题。

Description

压水型核反应堆堆内构件
技术领域
本发明属于核电技术领域，具体涉及反应堆堆内构件。
背景技术
ACP1000压水型核反应堆采用了177组燃料组件组成堆芯，而一般的现有压水型核反应堆采用157组燃料组件作为堆芯，或者采用了200多组燃料组件作为堆芯。
目前运行的二代及二代改进型压水型核反应堆中，堆芯中子通量测量探测器从压力容器下封头引出，因此在下封头处设置了仪表套管及贯穿件等部件，这些仪表套管、贯穿件连同格架板、二次支承柱等结构可以对下腔室的冷却剂流场进行搅混以抑制涡流的形成，同时对进入堆芯的流量进行均匀分配。然而，下封头处贯穿件的存在，增加了下封头潜在失效的风险，并且下腔室结构非常复杂。ACP 1000压水堆中子通量测量探测器和温度测量探测器通过测量导向结构1（该结构在申请号CN200980150445.5的专利中有详细结构描述）由压力容器上封头引出，在很大程度上简化了反应堆下腔室结构，但将导致堆芯入口区域流场产生不均匀性，因此，为满足进入堆芯的冷却剂均匀分配的要求，提升反应堆整体性能，需要在反应堆下腔室设置一种流量分配装置。
核反应堆在正常运行情况或事故工况下，为在线提供反应堆堆芯中子通量分布、燃料组件出口以及反应堆压力容器上封头腔室内反应堆冷却剂温度和反应堆压力容器水位的测量数据，需要将中子通量测量探测器、温度测量探测器和水位探测器通过适当的结构引入反应堆内。
现核电用压水型分散布置的反应堆，大多采用将探测器集束式整体引出的导向结构，该导向结构要求探测器具备一定的弯曲能力，即具备一定的弯曲半径和转弯角度，同时要求反应堆结构上封头腔具备一定的轴向高度。
但由于水位探测器直径较大，难以在堆内弯曲，所以需要设置直插式水位探测器的导向结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够合理分配进入堆芯的冷却剂流量的压水型核反应堆堆内构件。
实现本发明的技术方案如下：
一种压水型核反应堆堆内构件，它包括设置在压力容器内部的上部堆内构件和下部堆内构件，所述的上部堆内构件包括设置压力容器上封头内的测量导向结构和直插式水位探测器的导向结构，还包括上堆芯板、上支承板，所述上堆芯板位于上支承板的下方，上堆芯板和上支承板之间设有控制棒导向筒和上支承柱，所述的测量导向结构竖直设在上支承板上，所述的直插式水位探测器的导向结构包括设在上支承板上的格架板、竖直固定在格架板和压力容器上封头之间的导向柱和设在上堆芯板和格架板之间的支承柱；所述的下部堆内构件包括吊篮组件和二次支承及流量分配组件，所述的二次支承及流量分配组件固定设在吊篮组件的下方；所述的二次支承及流量分配组件包括流量分配板、流量分配板下方的连接板、能量吸收器和连接板下方的基础连接板，所述的流量分配板通过连接柱固定在吊篮组件下方，连接板通过二次支承柱固定在吊篮组件下方，所述的基础连接板固定在压力容器下封头内，所述的能量吸收器设在连接板和基础连接板之间。
在上述的压水型核反应堆堆内构件中，所述的流量分配板的外径为压力容器内半径的1~2倍，其板厚为压力容器的内半径0.01～0.05倍。
在上述的压水型核反应堆堆内构件中，所述的吊篮组件的吊篮在对应于压力容器的冷却剂出口位置加工有孔，吊篮组件上端的吊篮法兰位于压力容器的支承台阶上，并通过压紧弹簧压紧；所述的上支承板的法兰紧密压在压紧弹簧的上表面。
本发明所取得的有益效果如下：本发明设计了新型的下腔室流量分配结构，并采用了位于压力容器上封头内的测量导向结构，同时设计了用于水位测量的直插式水位探测器的导向结构，使得压力容器内堆内构件能够均匀分配堆芯冷却剂，从而提升反应堆整体性能，简化了反应堆结构，另外设计了直插式的水位探测器的导向结构，也解决了水位探测器直径较大，难以在堆内弯曲所带来的问题。
本发明设计的反应堆堆内构件，其结构能容纳和支承177组燃料组件；能实现将中子通量测量探测器和温度测量探测器通过位于压力容器上封头内的测量导向结构和压力容器顶部贯穿件引出反应堆的要求；能通过直插式水位探测器的导向结构实现水位测量要求；同时，在实现堆内构件应有功能的前提条件下，合理分配进入堆芯的冷却剂流量。
附图说明
图1为上部堆内构件示意图；
图2为下部堆内构件示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为直插式水位探测器的导向结构示意图；
图5为二次支承及流量分配组件示意图；
图6为本发明的压水型核反应堆堆内构件结构总体示意图；
图中：1.测量导向结构；2.上支承板；3.控制棒导向筒；4.上堆芯板；5.直插式水位探测器的导向结构；6.上支承柱；7.吊篮组件；8.二次支承及流量分配组件；9.压力容器上封头；10.导向柱；11.格架板；12.支承柱；13.连接柱；14.流量分配板；15.二次支承柱；16.连接板；17.能量吸收器；18.基础连接板；19.压力容器下封头；20.压紧弹簧；21.上部堆内构件；22.下部堆内构件；23.压力容器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示的上部堆内构件21的结构，在上堆芯板4上安装上支承柱6和直插式水位探测器的导向结构5的支承柱12，通过上支承柱6和支承柱12支承安装上支承板2，所述的上支承板2和上堆芯板4上都加工有导向孔，控制棒导向筒3安装上支承板2和上堆芯板4之间导向孔的位置，并穿出上支承板2，在上支承板5上还竖直安装测量导向结构1。
如图2、图3和图6所示，下部堆内构件22包括吊篮组件7和二次支承及流量分配组件8，所述的吊篮组件7用于容纳和支承燃料组件，在吊篮组件7的下方通过螺栓安装有二次支承及流量分配组件8，吊篮组件7在对应于压力容器23的冷却剂出口位置加工有孔。
如图4所示的直插式水位探测器的导向结构5示意图，它包括导向柱10、格架板11、支承柱12，均安装在上部堆内构件21上方，且位于压力容器上封头9内。所述的格架板11安装在上部堆内构件21上，导向柱10穿过格架板11，并且导向柱10上端与压力容器上封头9固定安装。支承柱12安装在格架板11和上堆芯板4之间。该导向结构5实现了用于引入堆内的水位测量探测器的导向、保护与支承。
如图5所示，所述的二次支承及流量分配组件8主要由连接柱13、流量分配板14、二次支承柱15、连接板16、能量吸收器17、基础连接板18组成。所述的二次支承柱15通过螺栓连接将连接板16固定在吊篮组件7上并防止其产生振动，连接板16的主要作用是对冷却剂进行搅混，抑制涡流的形成，而连接柱13通过螺栓连将流量分配板14固定在吊篮组件7上并防止其产生振动，流量分配板14的作用主要是对进入堆芯的流量进行均匀分配。能量吸收器17通过螺栓连接在连接板16和基础连接板18之间。本实施当中，流量分配板14的外径为压力容器23内半径的1.6倍，板厚为压力容器23的内半径0.03倍。
如图6所示，所述的吊篮组件7上端的法兰吊挂在压力容器23的支承台阶上，压紧弹簧20位于吊篮组件7的法兰上。所述的上支承板2的法兰紧密压在压紧弹簧20的上表面。所述的上支承板2、上支承柱6和下方的上堆芯板4都位于吊篮组件7的内部。上述的控制棒导向筒3的上端位于压力容器上封头9内，测量导向结构1通过压力容器上封头9上加工的安装孔穿出压力容器上封头9。
位于压力容器23底部的二次支承及流量分配组件8与压力容器下封头19一起对进入堆芯的冷却剂进行搅混，抑制涡流产生，并合理分配进入堆芯的冷却剂流量，二次支承及流量分配组件8通过螺栓连接在吊篮组件7底部；整个上部堆内构件21用于压紧燃料组件；直插式水位探测器的导向结构5用于为水位测量提供通道；测量导向结构1用于将中子通量测量探测器和温度测量探测器从压力容器上封头通过压力容器顶部贯穿件引出反应堆。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种压水型核反应堆堆内构件，它包括设置在压力容器（23）内部的上部堆内构件（21）和下部堆内构件（22），其特征在于：所述的上部堆内构件(21)包括设置压力容器上封头（9）内的测量导向结构（1）和直插式水位探测器的导向结构（5），还包括上堆芯板（4）、上支承板（2），所述上堆芯板（4）位于上支承板（2）的下方，上堆芯板（4）和上支承板（2）之间设有控制棒导向筒（3）和上支承柱（6），所述的测量导向结构（1）竖直设在上支承板（5）上，所述的直插式水位探测器的导向结构（5）包括设在上支承板（2）上的格架板（11）、竖直固定在格架板（11）和压力容器上封头（9）之间的导向柱（10）和设在上堆芯板（4）和格架板（11）之间的支承柱（12）；所述的下部堆内构件（22）包括吊篮组件（7）和二次支承及流量分配组件（8），所述的二次支承及流量分配组件（8）固定设在吊篮组件（7）的下方；所述的二次支承及流量分配组件（8）包括流量分配板（14）、流量分配板（14）下方的连接板（16）、能量吸收器（17）和连接板（16）下方的基础连接板（18），所述的流量分配板（14）通过连接柱（13）固定在吊篮组件（7）下方，连接板（16）通过二次支承柱（15）固定在吊篮组件（7）下方，所述的基础连接板（18）固定在压力容器下封头（19）内，所述的能量吸收器（17）设在连接板（16）和基础连接板（18）之间。
2.如权利要求1所述的压水型核反应堆堆内构件，其特征在于：所述的流量分配板（14）的外径为压力容器（23）内半径的1~2倍，其板厚为压力容器（23）的内半径0.01～0.05倍。
3.如权利要求1所述的压水型核反应堆堆内构件，其特征在于：所述的吊篮组件（7）的吊篮在对应于压力容器（23）的冷却剂出口位置加工有孔，吊篮组件（7）上端的吊篮法兰位于压力容器（23）的支承台阶上，并通过压紧弹簧（20）压紧；所述的上支承板（2）的法兰紧密压在压紧弹簧（20）的上表面。
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