本發(fā)明涉及重金屬冷卻反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于重金屬冷卻反應(yīng)堆的堆頂蓋動(dòng)密封裝置及密封方法。

背景技術(shù)：

在核反應(yīng)堆的運(yùn)行過(guò)程，每隔一定的周期需要進(jìn)行換處理。例如在重金屬反應(yīng)堆中，采用堆內(nèi)換料，堆頂蓋需要相對(duì)主容器做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)面臨重金屬反應(yīng)堆放射性和極毒物質(zhì)外泄的問(wèn)題，故需要采用密封措施。

在現(xiàn)有的技術(shù)中，在主容器與頂蓋之間常常采用橡膠圈墊之類(lèi)的進(jìn)行密封，但是這種傳統(tǒng)橡膠圈墊存在易受輻照、且高溫容易老化的問(wèn)題，故不能有效保證反應(yīng)堆的安全性和可靠性。

故急需一種具有更高安全性及可靠性的密封結(jié)構(gòu)或方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種用于重金屬冷卻反應(yīng)堆的堆頂蓋動(dòng)密封裝置及密封方法，可以有效提高重金屬反應(yīng)堆堆頂旋塞的密封性能，增強(qiáng)重金屬冷卻反應(yīng)堆的安全性能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于重金屬冷卻反應(yīng)堆的堆頂蓋動(dòng)密封裝置，包括：

設(shè)置于重金屬冷卻反應(yīng)堆主容器上的基座，在所述基座上方形成有環(huán)形的動(dòng)密封凹槽，所述動(dòng)密封凹槽中盛放有鉍-錫合金；

電加熱系統(tǒng)，一端插入所述動(dòng)密封凹槽的鉍-錫合金中；

用于承載換料機(jī)構(gòu)的堆頂旋塞，其通過(guò)軸承放置于所述基座上部，且所述堆頂旋塞至少形成有凹槽狀邊緣，所述凹槽狀邊緣與所述基座中的動(dòng)密封凹槽相配合，并插入所述的動(dòng)密封凹槽的鉍-錫合金中；

頂部螺栓，其至少穿過(guò)所述堆頂旋塞的凹槽狀邊緣，用于固定溫度傳感器，同時(shí)起到密封的作用。

其中，所述頂部螺栓為一中空結(jié)構(gòu)，在所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有用于測(cè)量所述鉍-錫合金的溫度的溫度傳感器。

其中，所述頂部螺栓與所述堆頂旋塞之間進(jìn)一步設(shè)置有密封圈。

其中，所述電加熱系統(tǒng)包括金屬管道和設(shè)置于所述金屬管道內(nèi)部的電熱絲，所述電熱絲用于加熱所述鉍-錫合金。

其中，在所述動(dòng)密封凹槽外側(cè)采用硅膠密封以防止氧化，在所述動(dòng)密封凹槽內(nèi)側(cè)與反應(yīng)堆的氣體空間之間填充有氬氣。

相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供一種用于重金屬冷卻反應(yīng)堆的堆頂蓋動(dòng)密封方法，其在上述的密封裝置中實(shí)現(xiàn)，所述方法包括如下步驟：

在反應(yīng)堆堆芯換料時(shí)，使反應(yīng)堆停堆冷卻并消除堆內(nèi)空間的放射性氣體物質(zhì)；

啟動(dòng)電加熱系統(tǒng)對(duì)所述鉍-錫合金進(jìn)行加熱，使其融化；

通過(guò)軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)，使堆頂旋塞與主容器基座兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)，讓所述堆頂旋塞的凹槽狀邊緣在所述基座的動(dòng)密封凹槽中能夠旋轉(zhuǎn)移動(dòng)；

進(jìn)行換料操作；

在換料完成后，停止電加熱系統(tǒng)，使所述鉍-錫合金自然冷卻并凝固。

實(shí)施本發(fā)明，具有如下的有益效果：

首先，在本發(fā)明實(shí)施例中，堆頂旋塞與基座之間采用鉍-錫合金材料進(jìn)行密封，該鉍-錫合金不易老化，同時(shí)具有動(dòng)密封的能力，從而解決了重金屬反應(yīng)堆放射性和極毒物質(zhì)外泄的問(wèn)題，有效提高了反應(yīng)堆的安全性和可靠性；

同時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例中，在頂部螺栓中設(shè)置專(zhuān)用的溫度傳感器，以及同時(shí)設(shè)置加熱通道，其中，溫度傳感器能夠探測(cè)合金溫度，能夠通過(guò)溫度探測(cè)合金的相變；加熱通道不直接與凹槽中的鉍-錫合金接觸，能夠有效延長(zhǎng)加熱系統(tǒng)的壽命；從而提高了整個(gè)動(dòng)密封裝置的壽命和有效性；

綜上，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)特定的結(jié)構(gòu)布置，利用鉍-錫合金的兩相特性隔離堆內(nèi)和堆外空間，有效降低放射性和極毒物質(zhì)外泄可能性，同時(shí)提高了密封裝置壽命，避免了傳統(tǒng)橡膠圈墊受到輻照、高溫容易老化的問(wèn)題，有效提高反應(yīng)堆的系統(tǒng)可靠性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的一種用于重金屬冷卻反應(yīng)堆的堆頂蓋動(dòng)密封裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，示出了本發(fā)明提供的一種用于重金屬冷卻反應(yīng)堆的堆頂蓋動(dòng)密封裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，該堆頂蓋動(dòng)密封裝置包括：

設(shè)置于重金屬冷卻反應(yīng)堆主容器上的基座5，在所述基座5上方形成有環(huán)形的動(dòng)密封凹槽8，所述動(dòng)密封凹槽8中盛放有鉍-錫合金4，可以理解的是，所述鉍-錫合金4用于密封堆內(nèi)堆外空間，其具有耐輻照、抗高溫、熔點(diǎn)低的特點(diǎn)，平時(shí)反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，鉍-錫合金4處于凝固狀態(tài)，能夠有效填充堆頂旋塞7和主容器基座5之間的縫隙，隔離堆內(nèi)與堆外空間；

電加熱系統(tǒng)3，一端插入所述動(dòng)密封凹槽8的鉍-錫合金4中；

用于承載換料機(jī)構(gòu)的堆頂旋塞7，其通過(guò)軸承6放置于所述基座5上部，且所述堆頂旋塞7至少形成有凹槽狀邊緣70，所述凹槽狀邊緣7與所述基座5中的動(dòng)密封凹槽8相配合，并插入所述的動(dòng)密封凹槽8的鉍-錫合金4中；其中，基座5處于主容器上，動(dòng)密封凹槽8坐落于基座5上，起到承載作用；軸承6為支撐堆頂旋塞7的作用，使得堆頂旋塞7與主容器能夠相對(duì)移動(dòng)；

頂部螺栓9，其至少穿過(guò)所述堆頂旋塞7的凹槽狀邊緣70，至少一端部插入所述動(dòng)密封凹槽8的鉍-錫合金4中，堆頂旋塞7用于承載換料機(jī)構(gòu)，其為移動(dòng)部件，其凹槽狀邊緣70實(shí)際作為動(dòng)密封的一部分。

其中，所述頂部螺栓9為一中空結(jié)構(gòu)，在所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有用于測(cè)量所述鉍-錫合金4的溫度的溫度傳感器1。該頂部螺栓9可用于密封和固定溫度傳感器1，溫度傳感器1中的熱電偶從螺栓中間插入動(dòng)密封凹槽中，并浸沒(méi)在鉍-錫合金4中，該溫度傳感器1可以實(shí)時(shí)測(cè)量鉍-錫合金4的溫度；

其中，所述頂部螺栓9與所述堆頂旋塞7之間進(jìn)一步設(shè)置有密封圈2，該密封圈2用于密封通過(guò)堆頂旋塞7頂部的頂部螺栓9。

其中，所述電加熱系統(tǒng)3包括金屬管道30和設(shè)置于所述金屬管道30內(nèi)部的電熱絲31，所述電熱絲31用于加熱所述鉍-錫合金4。其中，在反應(yīng)堆啟動(dòng)換料操作時(shí)，在堆頂旋塞7工作期間，通過(guò)該電加熱系統(tǒng)3的作用，使鉍-錫合金4保持在液態(tài)；當(dāng)換料操作結(jié)束后，且堆頂旋塞7復(fù)位后，停止該電加熱系統(tǒng)3的加熱，使使鉍-錫合金4重新變?yōu)楣腆w狀態(tài)。

進(jìn)一步的，為了加強(qiáng)密封效果，在所述動(dòng)密封凹槽8外側(cè)采用硅膠密封以防止氧化，在所述動(dòng)密封凹槽8內(nèi)側(cè)與反應(yīng)堆的氣體空間之間填充有氬氣。

相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種用于重金屬冷卻反應(yīng)堆的堆頂蓋動(dòng)密封方法，其在如圖1所示的堆頂蓋動(dòng)密封裝置中實(shí)現(xiàn)，所述方法包括如下步驟：

在反應(yīng)堆堆芯換料時(shí)，使反應(yīng)堆停堆冷卻并消除堆內(nèi)空間的放射性氣體物質(zhì)；

啟動(dòng)電加熱系統(tǒng)3對(duì)所述鉍-錫合金4進(jìn)行加熱，使其融化；

通過(guò)軸承6的轉(zhuǎn)動(dòng)，使堆頂旋塞7與主容器基座5兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)，讓所述堆頂旋塞2的凹槽狀邊緣70在所述基座5的動(dòng)密封凹槽8中能夠旋轉(zhuǎn)移動(dòng)；

進(jìn)行換料操作；

在換料完成后，通過(guò)軸承6的轉(zhuǎn)動(dòng)，使堆頂旋塞7與主容器基座5兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)，讓所述堆頂旋塞2的凹槽狀邊緣70重新旋轉(zhuǎn)移動(dòng)至原來(lái)的位置；

停止電加熱系統(tǒng)3，使所述鉍-錫合金4自然冷卻并凝固。

實(shí)施本發(fā)明，具有如下的有益效果：

首先，在本發(fā)明實(shí)施例中，堆頂旋塞與基座之間采用鉍-錫合金材料進(jìn)行密封，該鉍-錫合金不易老化，同時(shí)具有動(dòng)密封的能力，從而解決了重金屬反應(yīng)堆放射性和極毒物質(zhì)外泄的問(wèn)題，有效提高了反應(yīng)堆的安全性和可靠性；

同時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例中，在頂部螺栓中設(shè)置專(zhuān)用的溫度傳感器，以及同時(shí)設(shè)置加熱通道，其中，溫度傳感器能夠探測(cè)合金溫度，能夠通過(guò)溫度探測(cè)合金的相變；從而提高了整個(gè)動(dòng)密封裝置的壽命和有效性；

綜上，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)特定的結(jié)構(gòu)布置，利用鉍-錫合金的兩相特性隔離堆內(nèi)和堆外空間，有效降低放射性和極毒物質(zhì)外泄可能性，同時(shí)提高了密封裝置壽命，避免了傳統(tǒng)橡膠圈墊受到輻照、高溫容易老化的問(wèn)題，有效提高反應(yīng)堆的系統(tǒng)可靠性。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。