CN109801719B - 一种双压力容器式一体化核反应堆结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双压力容器式一体化核反应堆结构，以减少单个压力容器上的开口数量，提高其一体化结构性能；包括内压力容器和外压力容器，所述上栅格板、核反应堆燃料棒束和控制棒、下栅格板由上至下设置在内压力容器内，同时，所述内压力容器位于外压力容器内部，两者同轴，且内压力容器外壁和外压力容器之间形成顶部密封腔室和侧部腔室。顶部密封腔室主要为双压力容器式核反应堆提供核防护和毒物收集；侧部腔室内设有的螺旋蒸汽发生器，在主泵或自然惯性驱动下，冷却剂通过内压力容器顶部侧壁和底部壁面的冷却剂通道，往复循环流动于内压力容器腔室和侧部腔室之间，与螺旋蒸汽发生器不断进行换热产生高温高压蒸汽，为汽轮机输送高能蒸汽动力。

Description

一种双压力容器式一体化核反应堆结构

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，尤其涉及一种双压力容器式一体化核反应堆结构。

背景技术

人类一直在谋求清洁高效的能源安全，也已经在使用核电很多年了，核动力***在国内外的能源结构中也发挥着不可或缺的作用，目前非常成熟的核电厂核反应堆的尺寸都是大型的，不利于核反应堆应用于海岛供电、移动式核动力平台、太空核动力和船舶电站等；且其核反应堆与蒸汽发生器是通过第一回路压力边界的管道连接的，其管道上的阀门和接头会有冷却剂泄漏的风险存在，同时其第一压力边界的管道也存在管道破口的风险，如何取消第一回路压力边界的管道***早就呈现到国内外核反应堆工程师面前了，现阶段，世界各国都正在努力研发体积更小、功率密度更高效的小型化核反应堆和微型核反应堆，其主要特点是把蒸汽发生器、主泵、控制棒驱动机构等主设备直接与压力容器组合成一个整体化结构(即：一体化核反应堆)，是未来核反应堆的重点发展方向之一。

国际国内的研发机构已提出了多种形式的一体化反应堆，美国研发了多款一体化核反应堆，包括西屋公司主导研发的IRIS反应堆、美国能源部联合研发的小型MASLWR反应堆和美国NuScale公司正在研发的Nu-Scale反应堆，韩国原子能研究所也在研发 SMART反应堆，日本原子能研究所也在研发MRX反应堆等。

随着现在核反应堆冷却剂的多元化，核反应堆堆芯工质热力属性不同，需要设计不同的核反应堆堆芯结构和核燃料结构，而且一体化核反应堆还兼职其它方面的研究，单个压力容器式核反应堆堆芯空间非常有限，且其堆芯辐射强度过高、中子辐照太高、毒物不易水平扩散，不利于一体化核反应堆兼顾其它方面的研究应用，例如，大量的辐射、裂变中子、射线和毒气释放应用于生物医学研究、化工产品研究和核材料改性研究等人类公益事业，同时，单个压力容器式一体化核反应堆不利于其冷却剂在压力容器内进行自然换热循环和核反应堆毒物毒气的隔离排出，为了缓解这个矛盾，国内外研发工程师也在研发多开口的单个压力容器式一体化核反应堆(一体化核反应堆压力容器上有2个或更多个的螺栓/焊接连接头)。

多开口的单个压力容器式一体化核反堆的特点是：一体化核反应堆的压力容器由多个部件密封连接或焊接而成，压力容器一般包含上端盖、堆芯支撑腔室、下封头和承重支撑，压力容器的整体性结构强度和安全性受这些密封接头的强度和气密性影响。

然而，随着核能的高速发展，人类既对核能越来越倚重，也越来越来担心其固有安全性，而且绝大多数一体化核反应堆可能会应用于海上应急供电、移动平台或运动平台供电等，除了需要考虑地震或洪水，移动平台振动、运动都需要考虑在核安全设计载荷范围内，因此，在一体化核反应堆压力容器外另行设计第二核压力安全屏障显得尤为必要，预防核反应堆堆芯熔化状态下，第一核压力安全屏障的第一回路冷却剂循环无法穿过核反应堆堆芯带走其核裂变热，此时，第二核压力屏障(外压力容器)与内压力容器之间的空腔能够持续进行内冷却循环，从而自然冷却内压力容器带走堆芯熔化状态下的核裂变热，提高核反应堆固有安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，旨在提出一种双压力容器式一体化核反应堆结构，以减少单个压力容器上的开口数量，提高其一体化结构性能，同时，增加额外核反应堆空间，并为核材料、核医学、核农学提供研究平台。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

设计一种双压力容器式一体化核反应堆结构，包括核反应堆燃料棒束、控制棒、上栅格板和下栅格板，其中，下栅格板为核反应堆燃料棒束提供支撑和固定，上栅格板上固定有控制棒磁力提棒机构；同时，该双压力容器式一体化核反应堆结构还包括内压力容器和外压力容器，所述内压力容器位于外压力容器内部，两者同轴布置且具有统一上开口，因此，内压力容器外壁和外压力容器之间形成侧部腔室和顶部腔室，内压力容器和外压力容器顶部封闭。

所述上栅格板、核反应堆燃料棒束和控制棒、下栅格板由上至下设置在内压力容器内，内压力容器底部安装有冷却剂分配器，且内压力容器底部壁面设有堆芯冷却剂。同时，所述上栅格板固定有控制棒的磁力提棒机构，为磁力提棒机构提供固定支撑，同时降低磁力提棒机构的振动噪音和横向扭摆。

内压力容器2外壁和外压力容器18之间形成顶部密封腔室和侧部腔室；顶部密封腔室主要为双压力容器式核反应堆提供二次密封保护、核泄漏检测等核防护和毒物收集。

内压力容器顶部侧壁开设有冷却剂通道，内压力容器内腔和外压力容器内腔通过冷却剂通道连通，且堆芯冷却剂通过该冷却剂通道进入内压力容器和外压力容器之间。

内压力容器和外压力容器之间的侧部腔室内设有螺旋蒸汽发生器，且螺旋蒸汽发生器环绕内压力容器外壁设置。

螺旋蒸汽发生器设置在内压力容器的顶部并位于冷却剂通道的下方。外压力容器侧壁上开设有与螺旋蒸汽发生器冷却水进口通道，而蒸汽出口位于外压力容器侧部腔室的上部，蒸汽输出管的安装位置与目前的核电厂堆芯不同在于外压力容器没有侧壁蒸汽输出管。

所述内压力容器呈缩口瓶状，同时，螺旋蒸汽发生器管束以分组方式环绕在内压力容器的瓶颈部位上，在内压力容器外瓶颈部位上直接由直管在装配现场直接螺旋绕制而成。

内压力容器内的顶部安装有湿式电机主泵，电机吊装在内压力容器密封盖板下表面上，主泵位于冷却剂通道下方，电机与主泵通过传动轴承连接，同时，主泵位于内压力容器缩口瓶颈高度的2/5部位。

外压力容器侧壁上开设有4个螺旋蒸汽发生器冷却水进口的外部连接头，4个外部接头在360度圆周均匀对称分布，该外压力容器上的侧壁开口全部为螺旋旋蒸汽发生器的冷却水进口，在侧面窗口没有预留空间给蒸汽出口。

所述螺旋蒸汽发生器的4个冷却水进口位于螺旋蒸汽发生器的底部，靠近外压力容器侧壁的4个窗口处，螺旋蒸汽发生器上的蒸汽输出管位于螺旋蒸汽发生器的顶部并穿透外压力容器的顶部密封盖至外部。

所述外压力容器的顶部设有顶部开口封闭的密封盖，密封盖与外压力容器顶部通过螺栓连接，并在密封盖与外压力容器顶部之间设有圆周长占比4/5的o型弹性密封管。

所述侧部腔室内设有的螺旋蒸汽发生器，冷却剂可以通过内压力容器顶部侧壁和底部壁面的冷却剂通道，在主泵驱动下，往复循环流动在内压力容器腔室和侧部腔室之间，与螺旋蒸汽发生器不断进行换热产生高温高压蒸汽，为汽轮机输送高能蒸汽动力。

内压力容器位于外压力容器内部，主要应用于抵抗中子辐照，且削弱高温高压下冷却剂压力波动冲击和热冲击，外压力容器主要是为了整个一体化核反应堆提供冷却剂压力稳定和提供了一个内循环空腔环境。

本发明的有益效果在于：

该双压力容器式一体化核反应堆结构能够提高核反应堆堆芯自然换热循环效率和堆芯余热自然冷却效率，其双压力容器式一体化结构取消了一回路管道***，降低了其管道***发生破口事故概率，同时，内压力容器顶部侧壁和底部壁面设有互通外压力容器顶部的冷却剂通道，在放置于内压力容顶部的电机主泵驱动下，被核反应堆核燃料组件加热过的高温高压冷却剂，能够透过内压力容器顶部侧壁的冷却剂通道进入外压力容器顶部，并被螺旋缠绕于内压力容器外表面和外压力容器内表面缝隙之间的螺旋蒸汽发生器管束冷却，把螺旋蒸汽发生器管束中的二次侧冷却水加热成高温高压的水蒸汽，推动汽轮机做功，为动力装置提供电力或机械动力，同时被冷却后冷却剂在外压力容器内的部往下沉、温度下降和密度增大，继续流向内压力容器底部壁面的冷却剂通道进入内压力容器，流经冷却剂分配器，重新回到内压力容器的核反应堆堆芯，实现一体化内循环。这种一体化内循环能够在主泵失效事故发生的短暂时间内保持一定惯性，继续循环流经蒸汽发生器，把内压力容器核反应堆堆芯余热载出至螺旋换热器，促进双压力容器式一体化核反应堆内的自然换热循环，提高一体化核反应堆的固有安全性。

该双压力容器式一体化核反应堆结构主要应用于核动力发电、船舶核动力、海水淡化、工业制氢、城市供暖、太空供能和核反应堆电池，也可应其双压力容器式一体化结构紧凑、功率密度高而用于核动力汽车、核反应堆列车、核动力飞行器等核动力移动平台。

附图说明

图1为本本设计的双压力容器式一体化核反应堆结构的主要结构示意图；

图2为本本设计的双压力容器式一体化核反应堆结构外形及剖面状态下的主要结构示意图；

图3为本本设计的双压力容器式一体化核反应堆结构剖面状态下的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例1：一种双压力容器式一体化核反应堆结构，参见图1至图3。

目前的核反应堆包括核反应堆燃料棒束和控制棒6、上栅格板7、下栅格板19，下栅格板19为核反应堆燃料棒束提供支撑和固定，上栅格板7上固定有控制棒磁力提棒机构8(以上为现有核反应必备结构，为现有技术)。

本设计的双压力容器式一体化核反应堆结构它包括内压力容器2和外压力容器18，其中，所述内压力容器2呈缩口瓶状，外压力容器18呈试管状，且两者均为一体化结构，进一步的，所述内压力容器2位于外压力容器18内部并通过位于外压力容器18内底部上的支撑件3进行支撑，且内压力容器18外壁和外压力容器2之间形成侧部腔室，内压力容器顶部螺栓连接固定至外压力容器顶部的端盖1底部；而内压力容器2和外压力容器18顶部封闭；对于外压力容器18而言，所述外压力容器18的顶部设有将该外压力容器顶部开口封闭的密封盖13，密封盖13与外压力容器18顶部通过螺栓连接，并在密封盖与外压力容器顶部之间设有圆周长占比4/5的o型弹性密封管S01，以确保内、外压力容器具有独立的双向密封特性。

而核反应堆必备的所述上栅格板7、核反应堆燃料棒束和控制棒6、下栅格板19由上至下设置在内压力容器2内，其内压力容器2由上至下分为上腔室B01、中腔室B02、下腔室B03，具体来说，上栅格板7、核燃料棒束和控制棒6、控制棒磁力提棒机构8 位于中腔室内，内压力容器2底部的下腔室B03内安装有冷却剂分配器4(现有技术)，且内压力容器2底部设有堆芯冷却剂通道，同时还可以在内压力容器2底部放置核反应堆熔融状态下的举托机构，使其可以延缓或降低堆芯熔融物与内压力容器下腔室内残留冷却剂的接触时间和引起蒸汽***的强度。

进一步的，本设计还在内压力容器2顶部侧壁开设有冷却剂通道S06，内压力容器2内腔和外压力容器18内腔通过冷却剂通道S06连通，且堆芯冷却剂通过该冷却剂通道 S06进入内压力容器2和外压力容器18之间并向下流动，同时，内压力容器内的顶部安装有湿式电机主泵17，其位于冷却剂通道S06处并用于将内压力容器内被加热后的冷却剂抽出后通过冷却剂通道S06送入内压力容器2和外压力容器18之间。

进一步的，本设计还在内压力容器2和外压力容器18之间的侧部腔室内设有螺旋蒸汽发生器11，螺旋蒸汽发生器11由管路直接呈螺旋状环绕而成，并无焊接结构，且螺旋蒸汽发生器11环绕内压力容器2外壁设置，具体来说，螺旋蒸汽发生器11设置在内压力容器2的顶部并位于冷却剂通道S06的下方，即螺旋蒸汽发生器11环绕在内压力容器2的瓶颈上，其螺旋蒸汽发生器11位于内压力容器2瓶颈高度的1/6～5/6处；螺旋蒸汽发生器全部采用外压力容器窗口直管供水，没有供水环，也没有蒸汽输出环，螺旋蒸汽发生器主要是通过螺栓支撑在内压力容器外表面上，位于内压力容器与外压力容器的侧部腔室内，当湿式电机主泵17时，内压力容器的冷却剂被湿式电机主泵17驱动流向外压力容器内，并通过螺旋蒸汽发生器把螺旋蒸汽发生器螺旋管中的冷却水加热成饱和蒸汽、过热蒸汽。

本设计还在外压力容器侧壁18上开设有与螺旋蒸汽发生器冷却水进口连通的冷却水进口16，而所述螺旋蒸汽发生器11的冷却水进口位于螺旋蒸汽发生器的底部，冷却水进口16为四个并对称分布在外压力容器侧壁18的侧壁上，冷却水进口16为螺旋蒸汽发生器提供第二回路冷却水回路。而螺旋蒸汽发生器上的蒸汽输出管14位于螺旋蒸汽发生器的顶部并由外压力容器18顶部的密封盖13伸出至外部。

进一步的，本设计中的内压力容器2与外压力容器18的制造工艺一样，都是一体化精密制造，内压力容器2除了上开口、顶部部和底部的冷却剂通道S06，均是一个完整的整体，没有其它焊接接头和螺栓密封接头，可以承受1000℃～1300℃物理气相温度，采用气相沉淀法在内压力容器壁面制备铅、银、铍、钨、铍和不锈钢复合涂层，以提高压力容器的导热率、膨胀率、低辐照性能和耐腐蚀性，此设计可大大提高了内压力容器的结构强度。

进一步的，内压力容器2的潜在能力是为了吸收一体化核反应堆堆芯冷却剂受热产生的噪音和压力波，同时也吸收了大量中子、离子等沉积的能量，内压力容器除了顶部侧壁和底部壁面冷却剂通道，瓶状上缩口是内压力容器唯一的开口，大大增强了核反应堆的结构性能和安全性，内压力容器的体积也非常紧凑，大大缩小了一体化核反应堆内需要进行涂层技术处理的面积。

进一步的，上栅格板7上固定有控制棒的磁力提棒机构8，为磁力提棒机构8提供固定支撑，同时降低磁力提棒机构8的振动噪音和横向扭摆。

进一步的，内压力容器2外壁和外压力容器18之间形成顶部密封腔室22和侧部腔室23；顶部密封腔室主要为双压力容器式核反应堆提供二次密封保护，同时也为核反应堆提供稳压、超压保护，一旦其内压力容器2压力过高，其压力远远大于顶部密封腔室的压力，刀口法兰和弹性金属管S01会主动朝外一侧变形，释放核反应堆堆芯压力，当顶部腔室的压力会升高，经过放射性滤网过滤后，触发稳压器排空阀，释放顶部腔室的压力，同时螺旋蒸汽发生器的供水量会自动增加，安注***会主动添加冷却水，促进核反应堆堆芯的温度核压力回归正常设计工况范围。

本发明的双压力容器式一体化核反应堆结构在安装时的安装步骤如下：

1、安装内压力容器

先临时固定内压力容器筒体的端盖1(又名吊盘)，安装固定好吊盘以后再安装内压力容器筒体，吊盘与内压力容器筒体连接部分用螺栓固定，进一步的，再安装内压力容器内部部件。

2、安装内压力容器内组件

内压力容器内的部件主要有如下几个：冷却剂分配器4，下栅格板，核燃料棒组件5，控制棒6等，具体安装步骤及方法如下：

(1)首先从内压力容器顶部开口，将冷却剂分配器4及其固定配件吊进内压力容器内进行安装。

(2)安装栅格板：每块栅格板所占圆周角度为30°，在内压力容器内部进行现场组装，12块栅格板拼装成了一个圆周360°的下栅格板，避免了栅格板很难从外部整体调装入内压力容器的困难，整个栅格板没有一个焊接接头。

(3)下栅格板安装完成后安装核燃料棒组件5，主要由核燃料棒和控制棒6组成，燃料棒在堆芯下部与下栅格板连接在一起，控制棒未***堆芯时位于堆芯正上方与控制棒驱动机构的(磁力提棒机构8，现有技术)相连。

(4)安装控制棒驱动机构(磁力提棒机构)：控制棒驱动机构主要包括控制棒驱动机构支撑件(另命名：上栅格板)和控制棒抓盘(现有技术)。安装时将控制棒抓盘与控制棒顶部连接，控制棒驱动机构由磁力提棒机构垂吊和供电电缆提供减震和供电。

(5)安装完成后，安装内压力容器上的端盖1，其端盖底面固定吊装有湿式电机主泵，当垂直方向吊装端盖时，湿式电机主泵的主泵也一起垂直吊装入内压力容器，端盖与内压力容器螺栓链接并刀口法兰和弹性金属管双层密封。

3、安装螺旋蒸汽发生器：

螺旋蒸汽发生器11固定在内压力容器外表面上，并无焊接结构，全部采用外压力容器窗口直管段供水，没有供水环，也没有蒸汽输出环。

4、安装外压力容器：

把上述安装好的内压力容器及其内部件和螺旋蒸汽发生器11整体吊装入外压力容器内，在外压力容器的上法兰口处安装圆周长占比4/5的o型弹性密封管S01，然后再安装蒸汽输出管；最后把外压力容器密封盖合上，并利用膨胀螺栓和圆周长占比4/5的 o型弹性密封管S01进行双层密封，为毒气收集提供一个密闭空间，图1中S04为内压力容器和其上封盖21之间的连接膨胀螺栓孔。

5、最后可在外压力容器底部及侧部安装核反应堆仪表测量&监控***15。

本发明的双压力容器式一体化核反应堆结构工作原理如下：

本发明中堆芯冷却换热采用强迫循环为主自然循环为辅的方式，具体如下：

湿式电机主泵17的主泵正常工作时，带动一次侧液体(堆芯冷却剂)在内压力容器内部2向上提升，一次侧液体流入到内压力容器2上腔室，进入上腔室后，堆芯冷却剂经湿式电机主泵17的主泵驱动后，透过内压力容器2顶部侧壁的冷却剂通道S06进入外压力容器18，而后沿着位于内压力容器2和外压力容器18的侧部腔室内的螺旋蒸汽发生器内的换热管外侧向下流动，在沿换热管管壁流动过程中，一次侧液体对换热管 11进行加热，其一次侧液体(堆芯冷却剂)温度逐渐降低。

温度降低的一次侧液体会沿着内压力容器2外壁与外压力容器18内壁的通道下降，然后通过内压力容器2底部的冷却剂流通孔流入核燃料棒组件5。一次侧液体回到核燃料棒组件5之后，又会被核燃料棒组件5核裂变热加热，在内压力容器2内由下向上流动，同时持续被核燃料棒组件5加热，直至流出核燃料棒组件5，进入湿式电机主泵17 的主泵，完成一次侧液体的加热-冷却的循环过程。

在事故工况下(湿式电机主泵17的主泵处于非工作状态下)，采用自然循环，具体如下：由于核燃料棒组件5位置低于螺旋蒸汽发生器11的位置，两者产生高度差，一次侧液体在核燃料棒组件5加热后，一次侧液体密度下降，压力上升，在密度差及压力差的共同作用下，一次测液体克服重力作用向上提升，一次测液体在自然密度升力作用下进入内压力容器2上腔室，透过内压力容器2顶部侧壁的冷却剂通道进入外压力容器 18，沿着位于内压力容器2和外压力容器18的侧部腔室内的螺旋蒸汽发生器11一次侧向下流动，在沿螺旋蒸汽发生器11管壁流动过程中，一次侧液体对螺旋蒸汽发生器11 内的水进行加热，其一次侧液体温度逐渐降低，密度增大，一次测液体在重力及密度差的作用下沿着内压力容器2外壁与外压力容器18内壁的向下流。

在湿式电机主泵17的主泵正常工况下和事故工况下，二次侧液体(螺旋蒸汽发生器内的水)均从冷却水进口16流入，在螺旋蒸汽发生器11内受热后变成过热蒸汽，从蒸汽输出管14流出，然后推动汽轮机进行发电。

在上述过程中，反应堆的能动停堆以及功率调节主要是通过控制棒6、磁力提棒机构8、磁力供电***10实现的，通过控制电磁提棒***的上下运动带动控制棒***或提出堆芯组件来完成核裂变反应(上述过程为现有技术，本实施例不再对其进行过多赘述)。

相对于现有技术，本发明双压力容器式一体化核反应堆结构具有以下优势：

(1)核反应堆堆芯熔化状态下，第一核压力安全屏障(内压力容器)的第一回路冷却剂循环(堆芯冷却剂)无法穿过核反应堆堆芯带走其核裂变热，此时，第二核压力屏障(外压力容器)与内压力容器之间的空腔能够持续进行内冷却循环，从而自然冷却内压力容器并带走堆芯熔化状态下的核裂变热，提高核反应堆固有安全性。

(2)内、外压力容器大大减少了压力容器上的开口数量(与在单个压力容器式一体化核反应堆相比较)，增加额外核反应堆空间，为核材料、核医学、核农学提供研究平台。

(3)内压力容器的形状类似于缩口瓶，并与外压力容器的制造工艺一样，都是一体化精密制造，除了上开口和内压力容器底部及顶部腔室侧壁的冷却剂孔道，内压力容器是一个完整的整体，没有其它焊接接头和螺栓密封接头，大大提高了内压力容器的结构强度。

(4)简化和取消了压力容器的下封头部件，采用一体化机械制造和安装，大大提高了核反应堆的压力容器的结构可靠性。

(5)该双压力容器式一体化核反应堆在堆芯吊装和运行换料过程中，可以100％拆散加工成型部件，整个核反应堆全面取消了焊接结构，全部采用了可拆卸式螺栓、密封刀口等链接方式，增加核反应堆模块化设计和维护的基本精神和思想。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种双压力容器式一体化核反应堆结构，包括核反应堆堆芯核燃料棒束和控制棒、上栅格板、下栅格板，下栅格板为核反应堆堆芯燃料棒束提供支撑和固定，上栅格板上固定有控制棒磁力提棒机构；其特征在于：包括内压力容器和外压力容器，所述内压力容器位于外压力容器内部，两者同轴，具有统一的顶部密封，内压力容器外壁和外压力容器之间形成顶部密封腔室和侧部腔室，顶部密封腔室主要为双压力容器式核反应堆提供二次密封保护，同时也为核反应堆提供稳压、超压保护、核泄漏检测和毒物收集；内压力容器外壁和外压力容器之间形成间隙；

所述上栅格板、核反应堆堆芯核燃料棒束和控制棒、下栅格板由上至下设置在内压力容器内，内压力容器底部安装有冷却剂分配器，且内压力容器底部和顶部侧壁都开设有冷却剂通道，内压力容器内腔和外压力容器内腔通过冷却剂通道连通，且堆芯冷却剂通过该冷却剂通道进入内压力容器和外压力容器之间；

内压力容器和外压力容器之间的间隙内设有螺旋蒸汽发生器，且螺旋蒸汽发生器直接在装配现场螺旋绕制在内压力容器外壁上和同时位于外压力容器内部；螺旋蒸汽发生器设置在内压力容器的顶部并位于冷却剂通道的下方，同时位于内压力容器的外部；所述内压力容器呈缩口瓶状，且螺旋蒸汽发生器换热管在装配现场直接螺旋绕制于内压力容器的瓶颈上；内压力容器内的顶部安装有湿式电机，湿式电机位于冷却剂通道处；外压力容器侧壁上开设有与螺旋蒸汽发生器冷却水进口连通的冷却水进口；

湿式电机主泵的主泵正常运行状态下，堆芯冷却剂在内压力容器内部向上提升，堆芯冷却剂流入到内压力容器上腔室经湿式电机主泵的主泵驱动后，透过内压力容器上腔室壁面上的冷却剂通道进入外压力容器，沿着位于内压力容器和外压力容器的间隙内的螺旋蒸汽发生器内的换热管外侧向下流动，堆芯冷却剂对换热管进行加热，堆芯冷却剂的温度逐渐降低；温度降低的堆芯冷却剂沿着内压力容器外壁与外压力容器内壁的通道下降，然后通过内压力容器底部的冷却剂流通孔流入核燃料棒组件，堆芯冷却剂回到核燃料棒组件后再次被核燃料棒组件核裂变热加热，在内压力容器内由下向上流动直至流出核燃料棒组件，再次进入湿式电机主泵的主泵；

湿式电机主泵的主泵无法运行状态下，堆芯冷却剂在核燃料棒组件加热后，堆芯冷却剂在自然密度升力作用下进入内压力容器上腔室，透过内压力容器上腔室壁面上的冷却剂通道进入外压力容器，沿着位于内压力容器和外压力容器的间隙内的螺旋蒸汽发生器外侧向下流动，在沿螺旋蒸汽发生器管壁流动过程中，堆芯冷却剂对螺旋蒸汽发生器内的水进行加热，堆芯冷却剂温度逐渐降低，密度增大，堆芯冷却剂在重力及密度差的作用下沿着内压力容器外壁与外压力容器内壁的向下流。

2.如权利要求1所述的双压力容器式一体化核反应堆结构，其特征在于：所述螺旋蒸汽发生器的冷却水进口位于螺旋蒸汽发生器的底部，螺旋蒸汽发生器上的蒸汽输出管位于螺旋蒸汽发生器的顶部并由外压力容器的顶部伸出至外部。

3.如权利要求1所述的双压力容器式一体化核反应堆结构，其特征在于：所述外压力容器的顶部设有将该外压力容器顶部开口封闭的密封盖，密封盖与外压力容器顶部通过螺栓连接，并在密封盖与外压力容器顶部之间设有o型弹性密封管。

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