CN110189839B - 一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置及压水堆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置，其设置于压水堆的压力容器(1)中的吊篮(2)上，包括球面洞口盖(3)、环形贴合环(31)以及扣紧弹簧(32)；在吊篮(2)上设置有洞口(20)，并在洞口外沿设置有环形凹槽(21)以及弹簧凹槽(22)；球面洞口盖(3)上的环形贴合环(31)与吊篮(2)上的环形凹槽(21)进行配合，扣紧弹簧(32)与弹簧凹槽(22)相配合；在压水堆正常工作时，球面洞口盖(3)与吊篮(2)外侧贴合固定；在压水堆出现冷段大破口时，球面洞口盖(3)两侧产生反向压力差，使球面洞口盖(3)从吊篮(2)的洞口(20)脱离，从而使冷却剂从上腔室流入下降环腔，转换为热段破口。本发明还提供了可使用该装置的压水堆。实施本发明，可以降低安注***容量需求，简化反应堆安全保护***，在提高核电厂的经济性的同时增加其安全可靠性。

Description

一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置及压水堆

技术领域

本发明涉及核电领域，特别是涉及核电厂***设备设计领域。

背景技术

在现有压水堆中，需要设置安注***来处理可能的破口事故；其中，反应堆冷却剂***的管道破裂或在第一个隔离阀内与反应堆冷却剂***相连的任何管道破裂定义为失水事故(LOCA)，也称破口事故。

根据破口大小的不同，一般可将破口分为以下几类破口：

第一类，极小破口：等效直径小于等于9.5mm的破口。这种破口属于RCCP II类工况，通过破口丧失的冷却剂可被RCV***补偿；

第二类，小破口：等效直径在9.5mm～25mm之间的破口；

第三类，中破口：等效直径在2.5～25cm之间的破口；

第四类，大破口：等效直径在34.5cm以上的破口。

等效直径小于等于9.5mm的破口，其引起的冷却剂喷放流量可以用一台上充泵来补充，稳压器内维持运行水位，允许操纵员实施正常停堆。反应堆紧急停堆后电厂最终返回到稳定工况，随后遵循正常的停堆规程，电厂可以进一步降温，这类事故对反应堆或其它主要辅助***没有严重后果。当出现等效直径大于9.5mm的破口(即大中小三种破口)时，反应堆丧失的冷却剂不能通过上充泵进行补充，需要依赖安注***对反应堆进行补水，否则堆芯将会面临裸露、燃料组件破损甚至融化的风险。

根据破口位置的不同，一般可将破口分为冷管段破口和热管段破口。由于安注水一般是从冷管段进行注入且存在U形段水封作用，当冷管段发生破口时，大部分安注水将会直接从破口流失，无法进入堆芯带走衰变热，燃料包壳将会面临过热破裂的风险；当发生热段破口时，所有安注水都会先经过堆芯，吸收衰变热后才能从破口流失。因此，发生冷段破口时对堆芯的威胁更大，对安注水的需求量也更大。

由此可知，冷段大破口失水事故最为恶劣，对安注流量的需求量也最大。破口事故越恶劣，安全保护***容量需求越大，造价也越高。

一般来说，安全注射***由高压安全注射、中压安全注射和低压安全注射三个子***组成。它们根据事故引起的反应堆冷却剂的降压情况，在不同的压力下分别投入运行。高压安注***在一回路压力降低至约12MPa即可启动；中压安注***由安注箱组成，启动压力约为4MPa；低压安注***一般在一回路压力降低至1MPa后才会启动。不同堆型安注***的启动压力会存在一定的差异。

安注***的功能主要为：

其一：在一回路小破口失水事故时或者二回路蒸汽管道破裂造成一回路平均温度降低而引起冷却剂收缩时，安注***用来向一回路补水，以重新建立稳压器水位；

其二：在一回路大破口失水事故时，安注***向堆芯注水，以重新淹没并冷却堆芯，限制燃料棒温度的升高；

其三：在二回路蒸汽管道破裂时，向一回路注入高浓度硼酸溶液，以补偿由于一回路冷却剂连续过冷而引起的正反应性，防止堆芯重返临界；

其四：在换料停堆期间，低压安注泵可用来为反应堆水池充水；

其五：在再循环注射阶段，低压安全注射泵从安全壳地坑吸水，冷却堆芯。

在现有的压水堆中，为了处理一回路(即冷管段)的破口事故，均需要设置大容量的安注***(或进行冗余设置)，其无疑提高反应堆的成本以及维护复杂程度。

发明内容

本发明所提供的一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置及压水堆，具有能够安全有效地将压水堆冷却***的冷段破口转换为热段破口，可以提高反应堆的安全可靠性和经济性的特点。

本发明的一方面提供一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置，其设置于压水堆的压力容器中的吊篮上，所述吊篮内部形成有上腔室，所述吊篮外侧与所述压力容器之间形成有下降环腔，所述上腔室与热段连通，所述下降环腔与冷段连通；其中：

所述转换装置包括有球面洞口盖，自所述球面洞口盖边缘延伸而出的连接柄，在所述球面洞口盖的内侧设置有环形贴合环以及扣紧弹簧；

在所述吊篮上设置有连通所述上腔室以及所述下降环腔的洞口，在吊篮外壁位于所述洞口外沿的区域设置有环形凹槽以及弹簧凹槽；

所述连接柄与一固定设置于所述吊篮上的固定栓进行枢设，所述球面洞口盖上的环形贴合环与所述吊篮上的环形凹槽进行配合，所述扣紧弹簧与所述弹簧凹槽相配合；

在所述压水堆正常工作时，所述上腔室压力小于所述下降环腔压力，产生正向压力差，使所述球面洞口盖与所述吊篮外侧贴合固定；在所述压水堆出现冷段大破口时，所述上腔室压力大于所述下降环腔压力，产生反向压力差，使所述球面洞口盖从所述吊篮的洞口脱离，从而使冷却剂从所述上腔室流入所述下降环腔。

较佳地，所述球面洞口盖朝向所述压力容器内壁的一面为球形面，另一面为具有与吊篮外壁面相适应的弧面，其整体呈边沿薄、中心厚结构；所述环形贴合环以及扣紧弹簧凸设在所述弧面上，且所述环形贴合环朝向环形凹槽的端部形成环形斜面。

较佳地，所述扣紧弹簧为缕空的菱形结构或圆环结构；其宽度略大于所述弹簧凹槽的宽度，所述扣紧弹簧与所述弹簧凹槽之间为干涉配合。

较佳地，所述固定栓一端为固定柱，与吊篮相固定，另一端延伸出两个平行的连接片，在所述两个连接片上设置有第一枢设孔；所述连接柄上设置有第二枢设孔；

所述连接柄容设在所述两个连接片之间，通过一转动轴穿设于所述第一枢设孔和第二枢设孔中，使所述连接柄与所述固定栓之间形成可轴动配合，所述连接柄在垂直吊篮壁面方向0°至180°之间的活动。

较佳地，所述固定栓安装在吊篮外壁面上，其高度在压力容器冷段入口中心线附近，所述扣紧弹簧安装在球面洞口盖底部附近；所述球面洞口盖、环形贴合环以及扣紧弹簧均由铁合金材料制作而成。

相应地，本发明的另一方面，还提供一种压水堆，其至少包括有压力容器，在所述压力容器中设置有吊篮，所述吊篮内部形成有堆芯及上腔室，所述吊篮外侧与所述压力容器之间形成有下降环腔，所述上腔室与热段连通，所述下降环腔与冷段连通；在所述吊篮上设置有至少一个将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置，其中：

所述转换装置包括有球面洞口盖，自所述球面洞口盖边缘延伸而出的连接柄，在所述球面洞口盖的内侧设置有环形贴合环以及扣紧弹簧；

在所述吊篮上设置有连通所述上腔室以及所述下降环腔的洞口，在吊篮外壁位于所述洞口外沿的区域设置有环形凹槽以及弹簧凹槽；

所述连接柄与一固定设置于所述吊篮上的固定栓进行枢设，所述球面洞口盖上的环形贴合环与所述吊篮上的环形凹槽进行配合，所述扣紧弹簧与所述弹簧凹槽相配合；

在所述压水堆正常工作时，所述上腔室压力小于所述下降环腔压力，产生正向压力差，使所述球面洞口盖与所述吊篮外侧贴合固定；在所述压水堆出现冷段大破口时，所述上腔室压力大于所述下降环腔压力，产生反向压力差，使所述球面洞口盖从所述吊篮的洞口脱离，从而使冷却剂从所述上腔室流入所述下降环腔。

较佳地，所述球面洞口盖朝向所述压力容器内壁的一面为球形面，另一面为具有与吊篮外壁面相适应的弧面，其整体呈边沿薄、中心厚结构；所述环形贴合环以及扣紧弹簧凸设在所述弧面上，且所述环形贴合环朝向环形凹槽的端部形成环形斜面。

较佳地，所述扣紧弹簧为缕空的菱形结构或圆环结构；其宽度略大于所述弹簧凹槽的宽度，所述扣紧弹簧与所述弹簧凹槽之间为干涉配合。

较佳地，所述固定栓一端为固定柱，与吊篮相固定，另一端延伸出两个平行的连接片，在所述两个连接片上设置有第一枢设孔；所述连接柄上设置有第二枢设孔；

所述连接柄容设在所述两个连接片之间，通过一转动轴穿设于所述第一枢设孔和第二枢设孔中，使所述连接柄与所述固定栓之间形成可轴动配合，所述连接柄在垂直吊篮壁面方向0°至180°之间的活动。

较佳地，所述固定栓安装在吊篮外壁面上，其高度在压力容器冷段入口中心线附近，所述扣紧弹簧安装在球面洞口盖底部附近；

所述球面洞口盖、环形贴合环以及扣紧弹簧均由铁合金材料制作而成。

实施本发明实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供的一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置，通过球面洞口盖上的环形贴合环以及扣紧弹簧，与设置于吊篮上的洞口周围的环形凹槽以及弹簧凹槽相配合；在压水堆正常运行工况时，在正向压差和竖直向下的自身重力的作用下，球面洞口盖被贴合并压紧在吊篮外壁面上；而当一回路发生冷段破口，且破口尺寸足够大时，下降环腔侧的压力将会低于上腔室侧的压力，球面洞口盖内外侧产生反向压差，将球面洞口盖顶开，实现压力容器上腔室旁通，使得吊篮内侧的冷却剂可通过洞口流至外侧的下降环腔，从而可以实现冷段破口向热段破口的转换，从而可以降低安注容量需求，简化安注***配置，降低成本，提高安全性；

本发明所提供的装置属于非能动设备，不依赖能动能源供给；能够降低现有压水堆的最大威胁，即冷段大破口，可以很大程度地降低安注***的冗余设置，降低安注容量需求，可以简化反应堆安全保护***，并同时提高反应堆经济性和安全可靠性；

本发明提供的装置可应用于现有的大型反应堆，也可以应用于目前世界上被广泛研究的小型反应堆，具备广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明提供的一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置处于关闭状态的结构示意图；

图2是本发明提供的一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置处于打开状态的结构示意图；

图3是图2中的球面洞口盖的结构示意图；

图4是图2中的固定栓的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下述结合附图，对本发明提供的发明进行说明。

如图1所示，是本发明提供的一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置处于关闭状态的结构示意图；一并结合图2中的打开状态示意图，以及图3和图4中示出的部件图。在本实施例中，所述将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置其设置于压水堆的压力容器1中的吊篮2上，所述吊篮2内部形成有堆芯以及上腔室，所述上腔室与压水堆冷却***的热段相连通；所述吊篮2外侧与所述压力容器1之间形成有下降环腔，所述下降环腔处于压水堆堆芯上游，所述下降环腔与压水堆冷却***的冷段连通；其中：

所述转换装置包括有球面洞口盖3，自所述球面洞口盖3边缘延伸而出的连接柄30，在所述球面洞口盖3的内侧设置有环形贴合环31以及扣紧弹簧32，在所述连接柄30上设置有第二枢设孔300；

在所述吊篮2上设置有连通所述上腔室以及所述下降环腔的洞口20，在吊篮外壁位于所述洞口外沿的区域设置有环形凹槽21以及弹簧凹槽22；可以理解的是，在一些例子中，所述洞口20可以是圆孔或方孔；

所述连接柄30与一固定设置于所述吊篮2上的固定栓4进行枢设，所述球面洞口盖3上的环形贴合环31与所述吊篮2上的环形凹槽21进行配合，所述扣紧弹簧32与所述弹簧凹槽22相配合；

在所述压水堆正常工作时，所述上腔室压力小于所述下降环腔压力，产生正向压力差，使所述球面洞口盖3与所述吊篮2外侧贴合固定；在所述压水堆出现冷段大破口时，所述上腔室压力大于所述下降环腔压力，产生反向压力差，使所述球面洞口盖3从所述吊篮2的洞口20脱离，从而使冷却剂从所述上腔室流入所述下降环腔。

可以理解的，本发明的重点在于转换装置，其可以应用于现有的各种压水堆中，所述压水堆中的压力容器、吊篮、冷段结构、热段结构均是本领域技术从员容易理解的，在下文中不再详细描述这些设备的常规的结构特征，但本领域的技术人员是易于理解并容易从前文的背景技术或已有的现有技术中获得的。

如图3所示，所述球面洞口盖3朝向所述压力容器1内壁的一面为球形面33，另一面为具有与吊篮2外壁面相适应的弧面34，其整体呈边沿薄、中心厚结构；所述环形贴合环31以及扣紧弹簧32凸设在所述弧面上，且所述环形贴合环31朝向环形凹槽21的端部形成环形斜面310。可以理解的是，球面洞口盖3整体呈边沿薄、中心厚的形状，其为流线型结构，可降低流体冲刷力；球面洞口盖3上的弧面34可以增大闭合时的密封度并防止球面洞口盖3在外侧流体的冲刷下发生侧向移动；而在环形贴合环31上设置的环形斜面310可以确保球面洞口盖3在关闭的过程中更容易与环形凹槽21相贴合；

具体地，所述扣紧弹簧32为缕空的菱形结构；其宽度略大于所述弹簧凹槽22的宽度，所述扣紧弹簧32与所述弹簧凹槽22之间为干涉配合；可以理解的是，在其他的实施例中，所述扣紧弹簧32也可以采用其他的形状，例如采用圆环。

如图4所示，所述固定栓4一端为固定柱40，与吊篮2相固定(例如可以采用焊接的方式进行固定)，另一端延伸出两个平行的连接片41，在所述两个连接片41上设置有第一枢设孔42；可以理解的是，图4中的结构仅为一举例。

具体地，所述连接柄30与固定栓4是采用下述方式进行连接固定的：所述连接柄30容设在所述两个连接片41之间，通过一转动轴5穿设于所述第一枢设孔42和第二枢设孔300中，使所述连接柄30与所述固定栓4之间形成可轴动配合，所述连接柄30可以在垂直吊篮2壁面方向0°至180°之间的活动。可以理解的是，在实施应用中，需保证不可发生垂直于连接柄30方向的扭动和位移。

更具体地，所述固定栓4安装在吊篮2外壁面上，其高度在压力容器冷段入口中心线附近，所述扣紧弹簧32安装在球面洞口盖3底部附近；

所述球面洞口盖3、环形贴合环31以及扣紧弹簧32均由铁合金材料制作而成。

可以理解的是，根据需要，在一个压水堆的吊篮上可以设置多个将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置。

下面简要说明一下本发明的工作原理：

在压水堆正常运行工况时，吊篮2外壁面(即下降环腔)的压力大于吊篮2内侧(上腔室)的压力，压差可达到1bar(一个大气压)。在强大的压差和竖直向下的自身重力的作用下，球面洞口盖3被压紧贴合在吊篮2外壁面上(如图1)，能很好的避免下降环腔内的冷却剂通过洞口20流进上腔室，确保了反应堆正常功能的实现。

当一回路发生冷段破口，且破口尺寸足够大时，下降环腔侧的压力将会低于上腔室侧的压力，球面洞口盖3内外侧产生反向压差，将球面洞口盖3顶开，实现压力容器上腔室旁通，使得吊篮2内侧的冷却剂可通过洞口20流至外侧的下降环腔，只要适当调整洞口的内径和装置的数量，使得旁通流量满足要求就可以实现冷段破口向热段破口的转换。

为了更好的理解本发明的效果，下述将从球面洞口盖3打开所需压差及圆形洞口20内径的角度进行说明。

(1)、球面盖打开所需压差分析

假设球面盖的底面直径为D₁＝0.25m，最厚处的厚度为h＝0.05m，密度取铁的密度ρ＝7900kg/m³,重力加速度g＝9.81m/s²,则可得球面盖的重力：

G<πD₁ ²hρg/4＝3.14159*0.25²*0.05*7900*9.81/4＝190.2N

假设洞口的直径为D＝0.1m，则需要的压差为：

ΔP＝4G/πD₁ ²＝4*190.2/(3.14159*0.1²)＝0.24bar

而实际发生大破口时，ΔP将大于1bar，也就大于0.24bar，故当发生大破口时球面盖能够快速打开。实际情况下球面盖推开时需要的力小于其自身重力，因为刚打开时推力方向为水平方向，仅需克服固定栓转动的阻力和扣紧弹簧的贴合力。弹簧的贴合力可以根据需要调整得尽量小，能保证球面盖在吊装时不随意转动即可。

(2)、圆形洞口内径分析

洞口的内径决定了洞口流量的大小，洞口内径越大，阻力越小，流量越大，上腔室卸压就越快，安注水就更容易进入堆芯，冷段破口的恶劣程度就会越小。但是由于吊篮与压力容器内壁面的距离有限，一般在0.3m以内，而且为了确保吊篮的结构强度，在吊篮上开的空洞数量不宜过多，洞口内径不宜过大。

为了找到合适的洞口内径和洞口数量，可用***软件RELAP/SCDAPSIM对反应堆就行建模，然后用逆止阀模拟转换装置，对转换装置的洞口内径和装换装置的数量进行敏感性分析，并与无转换装置时的结果进行对比。计算工况为反应堆设计考虑的最大尺寸冷段大破口事故。

对于现有的一类大型压水堆模型，经过计算分析发现，在吊篮中安装6个转换装置，每个装置洞口内径为20cm时，在发生大破口事故后，安注箱的容量可以降低为原来的0.5倍，低压安注的容量可以降低为原来的0.8倍。

对于最大破口尺寸只有约5cm的小型堆模型，经过计算分析发现，只需在吊篮中安装2个转换装置，每个装置洞口内径为10cm，即可取消设置安注箱，高压安注和低压安注可以降低为原来的0.5倍。

相应地，本发明的另一方面，还提供一种压水堆，其至少包括有压力容器1，在所述压力容器1中设置有吊篮2，所述吊篮2内部形成有堆芯及上腔室，所述上腔室与热段连通；所述吊篮2外侧与所述压力容器1之间形成有下降环腔，所述下降环腔与冷段连通；在所述吊篮2上设置有至少一个将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置，其中：

所述转换装置包括有球面洞口盖3，自所述球面洞口盖3边缘延伸而出的连接柄30，在所述球面洞口盖3的内侧设置有环形贴合环31以及扣紧弹簧32；

在所述吊篮2上设置有连通所述上腔室以及所述下降环腔的洞口20，在吊篮外壁位于所述洞口外沿的区域设置有环形凹槽21以及弹簧凹槽22；

所述连接柄30与一固定设置于所述吊篮2上的固定栓4进行枢设，所述球面洞口盖3上的环形贴合环31与所述吊篮2上的环形凹槽21进行配合，所述扣紧弹簧32与所述弹簧凹槽22相配合；

在所述压水堆正常工作时，所述上腔室压力小于所述下降环腔压力，产生正向压力差，使所述球面洞口盖3与所述吊篮2外侧贴合固定；在所述压水堆出现冷段大破口时，所述上腔室压力大于所述下降环腔压力之间产生反向压力差，使所述球面洞口盖3从所述吊篮2的洞口20脱离，从而使冷却剂从所述上腔室流入所述下降环腔。

所述球面洞口盖3朝向所述压力容器1内壁的一面为球形面，另一面为具有与吊篮2外壁面相适应的弧面，其整体呈边沿薄、中心厚结构；所述环形贴合环31以及扣紧弹簧32凸设在所述弧面上，且所述环形贴合环31朝向环形凹槽21的端部形成环形斜面310。在所述连接柄30上设置有第二枢设孔300；

具体地，所述扣紧弹簧32为缕空的菱形结构；其宽度略大于所述弹簧凹槽22的宽度，所述扣紧弹簧32与所述弹簧凹槽22之间为干涉配合；可以理解的是，在其他的实施例中，所述扣紧弹簧32也可以采用其他的形状，例如采用圆环。

如图4所示，所述固定栓4一端为固定柱40，与吊篮2相固定(例如可以采用焊接的方式进行固定)，另一端延伸出两个平行的连接片41，在所述两个连接片41上设置有第一枢设孔42；

具体地，所述连接柄30与固定栓4是采用下述方式进行连接固定的：所述连接柄30容设在所述两个连接片41之间，通过一转动轴5穿设于所述第一枢设孔42和第二枢设孔300中，使所述连接柄30与所述固定栓4之间形成可轴动配合，所述连接柄30可以在垂直吊篮2壁面方向0°至180°之间的活动。

更具体地，所述固定栓4安装在吊篮2外壁面上，其高度在压力容器冷段入口中心线附近，所述扣紧弹簧32安装在球面洞口盖3底部附近；

所述球面洞口盖3、环形贴合环31以及扣紧弹簧32均由铁合金材料制作而成。

更多的细节，可参照前述对图1至图4的描述，在此不进行详述。

实施本发明，具有如下的有益效果：

本发明提供的一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置，通过球面洞口盖上的环形贴合环以及扣紧弹簧，与设置于吊篮上的洞口周围的环形凹槽以及弹簧凹槽相配合；在压水堆正常运行工况时，在正向压差和竖直向下的自身重力的作用下，球面洞口盖被贴合并压紧在吊篮外壁面上；而当一回路发生冷段破口，且破口尺寸足够大时，下降环腔侧的压力将会低于上腔室侧的压力，球面洞口盖内外侧产生反向压差，将球面洞口盖顶开，实现压力容器上腔室旁通，使得吊篮内侧的冷却剂可通过洞口流至外侧的下降环腔，实现冷段破口向热段破口的转换，从而可以降低安注容量需求，简化安注***配置，降低成本，提高安全性；

本发明所提供的装置属于非能动设备，不依赖能动能源供给；能够降低现有压水堆的最大威胁，即冷段大破口，可以很大程度地降低安注***的冗余设置，降低安注容量需求，简化反应堆安全保护***，并同时提高反应堆经济性和安全可靠性；

本发明提供的装置可应用于现有的大型反应堆，也可以应用于目前世界上被广泛研究的小型反应堆，具备广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求范围，因此凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置，其设置于压水堆的压力容器(1)中的吊篮(2)上，所述吊篮(2)内部形成有上腔室，所述上腔室处于压水堆堆芯下游，与冷却剂***热段相连通；所述吊篮(2)外侧与所述压力容器(1)之间形成有下降环腔，所述下降环腔处于压水堆堆芯上游，与压水堆冷却***的冷段连通；其特征在于：

所述转换装置包括有球面洞口盖(3)，自所述球面洞口盖(3)边缘延伸而出有连接柄(30)，在所述球面洞口盖(3)的内侧设置有环形贴合环(31)以及扣紧弹簧(32)；

在所述吊篮(2)上设置有连通所述上腔室以及所述下降环腔的洞口(20)，在吊篮外壁位于所述洞口外沿的区域设置有环形凹槽(21)以及弹簧凹槽(22)；

所述连接柄(30)与一固定设置于所述吊篮(2)上的固定栓(4)进行枢设，所述球面洞口盖(3)上的环形贴合环(31)与所述吊篮(2)上的环形凹槽(21)进行配合，所述扣紧弹簧(32)与所述弹簧凹槽(22)相配合；

在所述压水堆正常工作时，所述上腔室压力小于所述下降环腔压力，产生正向压力差，使所述球面洞口盖(3)与所述吊篮(2)外侧贴合固定；在所述压水堆出现冷段大破口时，所述上腔室压力大于所述下降环腔压力，产生反向压力差，使所述球面洞口盖(3)从所述吊篮(2)的洞口(20)脱离，从而使冷却剂从所述上腔室流入所述下降环腔。

2.如权利要求1所述的转换装置，其特征在于，所述球面洞口盖(3)整体呈边沿薄、中心厚结构；其朝向所述压力容器(1)内壁的一面为球形面(33)，另一面为具有与吊篮(2)外壁面相适应的弧面(34)，所述环形贴合环(31)以及扣紧弹簧(32)凸设在所述弧面(34)上，且所述环形贴合环(31)朝向环形凹槽(21)的端部形成环形斜面(310)。

3.如权利要求2所述的转换装置，其特征在于，所述扣紧弹簧(32)为缕空的菱形结构或圆环结构；其宽度略大于所述弹簧凹槽(22)的宽度，所述扣紧弹簧(32)与所述弹簧凹槽(22)之间为干涉配合。

4.如权利要求1至3任一项所述的转换装置，其特征在于，所述固定栓(4)一端为固定柱(40)，与吊篮(2)相固定，另一端延伸出两个平行的连接片(41)，每一连接片(41)上均设置有第一枢设孔(42)；所述连接柄上设置有第二枢设孔(300)；

所述连接柄(30)容设在所述两个连接片(41)之间，通过一转动轴(5)穿设于所述第一枢设孔(42)和第二枢设孔(300)中，使所述连接柄(30)与所述固定栓(4)之间形成可轴动配合，所述连接柄(30)在垂直吊篮(2)壁面方向0°至180°之间的活动。

5.如权利要求4所述的转换装置，其特征在于，所述固定栓(4)安装在吊篮(2)外壁面上，其高度在压力容器冷段入口中心线附近，所述扣紧弹簧(32)安装在球面洞口盖(3)底部附近；

所述球面洞口盖(3)、环形贴合环(31)以及扣紧弹簧(32)均由铁合金材料制作而成。

6.一种压水堆，其至少包括有压力容器(1)，在所述压力容器(1)中设置有吊篮(2)，所述吊篮(2)内部形成有堆芯及上腔室，所述上腔室与压水堆冷却***的热段连通；所述吊篮(2)外侧与所述压力容器(1)之间形成有下降环腔，所述下降环腔处于压水堆堆芯上游，所述下降环腔与压水堆的冷段连通；在所述吊篮(2)上设置有至少一个将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置，其特征在于，其中：

所述转换装置包括有球面洞口盖(3)，自所述球面洞口盖(3)边缘延伸而出的连接柄(30)，在所述球面洞口盖(3)的内侧设置有环形贴合环(31)以及扣紧弹簧(32)；

在所述吊篮(2)上设置有连通所述上腔室以及所述下降环腔的洞口(20)，在吊篮外壁位于所述洞口外沿的区域设置有环形凹槽(21)以及弹簧凹槽(22)；

所述连接柄(30)与一固定设置于所述吊篮(2)上的固定栓(4)进行枢设，所述球面洞口盖(3)上的环形贴合环(31)与所述吊篮(2)上的环形凹槽(21)进行配合，所述扣紧弹簧(32)与所述弹簧凹槽(22)相配合；

在所述压水堆正常工作时，所述上腔室压力小于所述下降环腔压力，产生正向压力差，使所述球面洞口盖(3)与所述吊篮(2)外侧贴合固定；在所述压水堆出现冷段大破口时，所述上腔室压力大于所述下降环腔压力，产生反向压力差，使所述球面洞口盖(3)从所述吊篮(2)的洞口(20)脱离，从而使冷却剂从所述上腔室流入所述下降环腔。

7.如权利要求6所述的压水堆，其特征在于，所述球面洞口盖(3)朝向所述压力容器(1)内壁的一面为球形面(33)，另一面为具有与吊篮(2)外壁面相适应的弧面(34)，其整体呈边沿薄、中心厚结构；所述环形贴合环(31)以及扣紧弹簧(32)凸设在所述弧面(34)上，且所述环形贴合环(31)朝向环形凹槽(21)的端部形成环形斜面(310)。

8.如权利要求7所述的压水堆，其特征在于，所述扣紧弹簧(32)为缕空的菱形结构或圆环结构；其宽度略大于所述弹簧凹槽(22)的宽度，所述扣紧弹簧(32)与所述弹簧凹槽(22)之间为干涉配合。

9.如权利要求6至8任一项所述的压水堆，其特征在于，所述固定栓(4)一端为固定柱(40)，与吊篮(2)相固定，另一端延伸出两个平行的连接片(41)，每一连接片(41)上均设置有第一枢设孔(42)；所述连接柄上设置有第二枢设孔(300)；

所述连接柄(30)容设在所述两个连接片(41)之间，通过一转动轴(5)穿设于所述第一枢设孔(42)和第二枢设孔(300)中，使所述连接柄(30)与所述固定栓(4)之间形成可轴动配合，所述连接柄(30)在垂直吊篮(2)壁面方向0°至180°之间的活动。

10.如权利要求9所述的压水堆，其特征在于，所述固定栓(4)安装在吊篮(2)外壁面上，其高度在压力容器冷段入口中心线附近，所述扣紧弹簧(32)安装在球面洞口盖(3)底部附近；

所述球面洞口盖(3)、环形贴合环(31)以及扣紧弹簧(32)均由铁合金材料制作而成。

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