流量分配裝置及具有該裝置的核反應堆組件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種核反應堆設備，尤其涉及一種優(yōu)化壓力容器內(nèi)冷卻劑分布的流量 分配裝置及核反應堆組件。
【背景技術】
[0002] 隨著核能利用技術的成熟，核電站的安全性也得到不斷提高，核電站的建設逐漸 的成為國家發(fā)展的重要能源保障。
[0003] -定數(shù)量的燃料棒按照一定間隔排列（如：15X 15或17X17等）并被固定成一 束，稱為反應堆燃料組件，反應堆燃料組件主要由管座、上下管座、定位格架、導向管和燃料 棒組成。一般反應堆燃料組件在核反應堆中使用3-5年的時間，由于其處于強中子場中，需 經(jīng)受高溫、高壓、高流速冷卻劑的沖刷，同時需承受裂變產(chǎn)物化學作用和復雜的機械載荷， 因此工作條件十分苛刻。
[0004] 眾所周知，核反應堆內(nèi)的鏈式反應會產(chǎn)生大量對人體有害的放射性物質(zhì)，如碘 131、銫137等，為了避免這些放射性物質(zhì)泄漏，核反應堆外設置了多層防護層：第一層，鋯 合金外殼，為了避免燃料棒里的放射性物質(zhì)與冷卻劑接觸，在燃料棒外包裹了一層鋯合金 外殼，該鋯合金外殼可承受1200°C的高溫；第二層，反應堆壓力容器，該反應堆壓力容器用 于收容核反應堆芯，核反應堆芯工作時會產(chǎn)生巨大的蒸汽壓力，所以反應堆壓力容器由高 強度合金鋼制成，其防護作用是，在燃料棒的鋯合金外殼出現(xiàn)破損時，確保放射性物質(zhì)不會 大規(guī)模的泄露；第三層，混凝土安全外殼，罩于反應堆壓力容器之外，其主要作用是，在反應 堆壓力容器爆炸或破損后，防止大量放射性物質(zhì)、放射性廢水泄露到外界，值得一提的是， 前蘇聯(lián)切爾若貝利核電站的反應堆由于沒有該安全外殼，因此導致反應堆爆炸后輕易將廠 房炸開，從而導致大量放射性塵埃直接進入大氣，造成周圍環(huán)境的長時間嚴重核污染，形成 無人區(qū)的嚴重后果。
[0005] 因此，燃料棒在核反應堆芯發(fā)生可控的鏈式反應，產(chǎn)生大量熱量，這些熱量通過冷 卻劑的轉(zhuǎn)化直接推動汽輪發(fā)電機，從而實現(xiàn)核能的利用，即：冷卻劑是來將核裂變所釋放出 的能量轉(zhuǎn)移到反應堆外的鍋爐或渦輪機中，并將動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿妮d體。冷卻劑可以是液 體，也可以是氣體，通過傳送泵在核反應堆和鍋爐之間循環(huán)傳送；有時冷卻劑也可以兼做 減速劑。
[0006] 由上述可知，對核反應堆設置多層防護的主要目的在于確保核反應堆發(fā)生爆炸等 意外事故后，使得核反應堆內(nèi)的放射性物質(zhì)不會大量的泄露至外界，而確保核反應堆不發(fā) 生爆炸的決定性因素，就是控制核反應堆芯內(nèi)鏈式反應速度和溫度，因此壓力容器內(nèi)冷卻 劑的流量分配及控制事關重要，其直接影響到發(fā)電效率及整個核反應堆的安全性。如，西屋 公司AP1000的初始設計并沒有在壓力容器的內(nèi)設置流量分配裙，在這種情況下進行的CFD 計算表明，核反應堆芯入口流量分配是不可接受的。因此，西屋公司在壓力容器內(nèi)增設了流 量分配裙50' (見圖1)，該流量分配裙50'呈環(huán)狀結構并開設有若干等徑的小孔51'，并重 新進行了 CFD計算，下表給出了有無流量分配裙50'的堆芯流量分配情況：
[0007]
【主權項】
1. 一種流量分配裝置，適用于對壓力容器內(nèi)的冷卻劑進行流量分配，其特征在于：所 述流量分配裝置包括呈凹陷結構的流量分配件，所述凹陷結構形成具有開口的流量分配 腔，所述流量分配件呈懸空的設置于所述壓力容器內(nèi)且位于所述核反應堆巧的正下方，所 述流量分配件的開口朝向所述核反應堆巧，所述流量分配件的底部的中屯、處還貫穿開設有 中屯、孔，所述中屯、孔位于所述核反應堆巧的正下方，所述流量分配件上還貫穿開設有若干 分流孔。
2. 如權利要求1所述的流量分配裝置，其特征在于：所述流量分配件的上邊緣向外凸 伸形成凸緣，所述凸緣與所述核反應堆巧的堆巧下支撐板連接。
3. 如權利要求1所述的流量分配裝置，其特征在于；還包括支撐件，所述支撐件的下端 固定于所述壓力容器的下封頭上，所述流量分配件固定于所述支撐件的上端。
4. 如權利要求1所述的流量分配裝置，其特征在于：所述分流孔W所述中屯、孔為中屯、 均勻的分布。
5. 如權利要求4所述的流量分配裝置，其特征在于：所述流量分配件上的分流孔從下 至上逐漸變小。
6. 如權利要求4所述的流量分配裝置，其特征在于：所述流量分配件呈中空結構的半 球形，所述中空結構形成所述流量分配腔。
7. 如權利要求4所述的流量分配裝置，其特征在于：所述流量分配件呈中空結構的半 楠球形，所述中空結構形成所述流量分配腔。
8. 如權利要求4所述的流量分配裝置，其特征在于；所述分流孔及中屯、孔呈豎直方向 開設于所述流量分配件上。
9. 如權利要求4所述的流量分配裝置，其特征在于：所述分流孔及中屯、孔的軸屯、線垂 直于所述流量分配件的壁面。
10. -種核反應堆組件，包括壓力容器，所述壓力容器內(nèi)設置有吊籃，所述吊籃內(nèi)設置 有核反應堆巧，所述壓力容器連接有冷熱管，其特征在于：還包括如權利要求1-9中任一項 所述的流量分配裝置，所述流量分配裝置的流量分配件呈懸空的設置于所述壓力容器內(nèi)的 核反應堆巧的正下方。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種流量分配裝置，其包括呈凹陷結構的流量分配件，凹陷結構形成具有開口的流量分配腔，流量分配件呈懸空的設置于壓力容器內(nèi)且位于核反應堆芯的正下方，流量分配件的開口朝向核反應堆芯，流量分配件的底部的中心處還貫穿開設有中心孔，所述中心孔位于核反應堆芯的正下方，流量分配件上還貫穿開設有若干分流孔；冷卻劑在中心孔及分流孔的作用下均勻且穩(wěn)定的流入核反應堆芯中，并且冷卻劑在中心孔的作用下有效的防止了漩渦的產(chǎn)生，進一步的提高了冷卻劑流量分配的均勻性和穩(wěn)定性，同時由于無漩渦產(chǎn)生使得核反應堆的安全性和可靠性得到保障，減少了核安全事故的發(fā)生；另，本發(fā)明還公開了一種具有該流量分配裝置的核反應堆組件。
【IPC分類】G21C15-12
【公開號】CN104637553
【申請?zhí)枴緾N201510043660
【發(fā)明人】楊江, 盧向暉, 王婷, 崔軍, 莊程軍, 林維青, 林建樹, 林支康, 方思遠, 沙正峰, 陶俊, 趙常有, 蔣曉華
【申請人】中科華核電技術研究院有限公司, 中國廣核集團有限公司, 中國廣核電力股份有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月28日