CN109994227A - 一种钨材料热屏蔽板 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核反应堆设计技术领域，具体涉及一种钨材料热屏蔽板。所述钨材料热屏蔽板可以由钨板嵌套于不锈钢中空包壳内部形成，可以在钨基中添加铁元素或镍元素形成钨基合金材料形成，可以将铅、含硼碳钢等材料填充材料嵌套于钨材料中空包壳内部形成，也可以单纯采用钨材料形成。本发明具有优异的中子屏蔽效果，能够显著降低压力容器的快中子注量峰值，减少压力容器的辐照脆化，增加压力容器的使用年限。
Description
技术领域
本发明属于核反应堆设计技术领域，具体涉及一种钨材料热屏蔽板。
背景技术
反应堆压力容器是决定核电站使用寿命的关键设备，在反应堆正常运行期间，堆芯裂变产生的中子会持续对压力容器材料进行轰击，使其无脆性转变温度升高，影响压力容器的使用。由于在反应堆内各组件与压力容器间的间距各有不同，各组件的裂变功率也不尽相同，因此压力容器所受中子注量的分布并不均匀。压力容器的整体性能取决于其最薄弱的位置，一般在反应堆设计中在吊篮外表面针对压力容器中子注量出现峰值的位置会设置热屏蔽板，以降低压力容器所受中子注量，同时展平压力容器所受中子注量的分布。
传统反应堆热屏蔽板的设计一般采用不锈钢材料，该材料对于中子的屏蔽效果一般，只能在一定程度上降低压力容器所受中子注量的峰值，效果不够明显，无法消除所在位置的中子注量峰。为此设计使用屏蔽效果更好的热屏蔽板，为压力容器提供更好的辐照使用环境十分有必要。
发明内容
本发明需要解决的技术问题为：现有技术中的不锈钢热屏蔽板中子屏蔽效果难以满足技术要求，无法显著降低压力容器所受中子注量峰值。
本发明的技术方案如下所述：
一种钨材料热屏蔽板，包括不锈钢中空包壳和钨板，钨板嵌套于不锈钢中空包壳内部。
一种钨材料热屏蔽板，其材料为钨材料或钨基合金材料，所述钨基合金材料为在钨基添加有铁元素或镍元素的合金材料。
一种钨材料热屏蔽板，包括钨材料中空包壳和填充材料，填充材料嵌套于钨材料中空包壳内部。作为优选方案：所述填充材料为铅材料或含硼碳钢材料。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种钨材料热屏蔽板，能够显著降低压力容器所受中子注量的峰值，改善压力容器的辐照环境，使得增加压力容器的使用年限成为可能；
(2)本发明的一种钨材料热屏蔽板，采用钨材料，钨材料原子序数密度都较高，除具有较好的γ射线屏蔽能力外，对快中子也具有很好的屏蔽效果，使用钨材料作为热屏蔽板的材料能够显著的降低压力容器的中子注量峰值；
(3)本发明的一种钨材料热屏蔽板，钨材料具有无毒、耐高温、耐腐蚀等特性能够满足反应堆内严苛的工作环境，钨材料在受中子活化后，活化产物的放射性较小，为后续中子屏蔽板的维修和更换提供了便利；
(4)本发明的一种钨材料热屏蔽板，能够使压力容器内表面的中子注量峰值显著下降：以典型157堆芯核电站为例，压力容器快中子注量峰值一般出现在0°位置附近，若单独使用钨材料的热屏蔽板代替原不锈钢热屏蔽板，则压力容器快中子注量E>1.0MeV的峰值能够下降约30％，E>0.1MeV的峰值能够下降约40％，相较于原使用不锈钢的热屏蔽板设计，压力容器快中子注量的分布也能够得到显著的改善。若使用钨基合金代替不锈钢或在不锈钢材料中增加钨基材料的夹层，其屏蔽效果会弱于单独使用钨材料，但仍然能够使得压力容器的快中子注量有显著下降，同时使得热屏蔽板本身机械性能不发生显著变化。压力容器快中子注量峰值的下降能够改善压力容器材料辐照脆化的情况，从而为压力容器的延寿等提供支持。在反应堆压力容器材料因辐照性能发生明显恶化时，也可以作为一种补救手段具有潜在的工程价值和经济价值。
附图说明
图1为实施例1中的钨材料热屏蔽板。
图中，1-不锈钢中空包壳，2-钨板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种钨材料热屏蔽板进行详细说明。
本实施例中的钨材料热屏蔽板通过铸造等方式预先进行制造，根据需要热屏蔽板的吊篮筒体的具体设计需求制作成相应形状。根据压力容器的中子注量分布情况，确定吊篮筒体需要采用热屏蔽板的区域，将热屏蔽板通过螺栓等固定方式安装于吊篮筒体表面。
实施例1
如图1所示，本实施例中的钨材料热屏蔽板，包括不锈钢中空包壳和钨板，钨板嵌套于不锈钢中空包壳内部，形成新型热屏蔽结构，在提高热屏蔽板对快中子屏蔽能力的同时，不改变热屏蔽板本身的性能。
实施例2
本实施例中的钨材料热屏蔽板，其材料为钨材料或钨基合金材料。
所述钨基合金材料为添加有铁、镍等元素的钨基合金材料，其在减少压力容器快中子注量峰值的同时提供较钨材料本身更好的机械性能。
实施例3
本实施例中的钨材料热屏蔽板，包括钨材料中空包壳和填充材料，填充材料嵌套于钨材料中空包壳内部，分层设计能够最大限度地实现对快中子的屏蔽，达到屏蔽设计的最优化目标。
所述填充材料为铅、含硼碳钢等材料。
实施例4
本实施例中的钨材料热屏蔽板可通过铸造等方式预先进行制造，根据设计需求制作成指定形状；制成的热屏蔽板除了能应用于新运行的反应堆外，也可以用于替换原已运行反应堆的不锈钢热屏蔽板，需要首先通过专用工具卸下原热屏蔽板，并使用螺栓连接的方式将新热屏蔽板安装在吊篮上。
Claims (4)
1.一种钨材料热屏蔽板，包括不锈钢中空包壳和钨板，其特征在于：钨板嵌套于不锈钢中空包壳内部。
2.一种钨材料热屏蔽板，其材料为钨材料或钨基合金材料，其特征在于：使用钨材料直接制作热屏蔽板，或者使用含有铁元素或镍元素的钨基合金制作热屏蔽板。
3.一种钨材料热屏蔽板，包括钨材料中空包壳和填充材料，其特征在于：填充材料嵌套于钨材料中空包壳内部。
4.根据权利要求3所述的钨材料热屏蔽板，其特征在于：所述填充材料为铅材料或含硼碳钢材料。
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