双层套管结构及核反应堆的制作方法

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种核反应堆及其双层套管结构和回路管道的密封结构。

背景技术：

核电作为清洁能源，已经被广泛的建设应用。在传统的核电站中，如压水堆核电站，通常包括压力容器、蒸汽发生器、主泵、稳压器等主设备。在现有技术中，由于核电站的建设场地充足、规模较大，压力容器、蒸汽发生器、主泵之间通常都是通过长管道进行连接，设备进、出口均需设置连接管嘴。整个设备布置的间距较大，管道较长，所以设备占用空间较大。

然而，随着用电的分散需求的增加，大型核电站的建设逐渐的被限制，慢慢的需要更多的小型化核电站。在小型化核电站中，由于小型化的限制，各主设备之间如果仍使用主管道、连接管嘴的结构进行连接，势必造成尺寸过大，无法适用需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的核反应堆及其双层套管结构和回路管道的密封结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于核反应堆回路管道的密封结构，所述管道包括第一管段、第二管段；

所述密封结构包括在所述第一管段与所述第二管段相对的一端设置的套口，在所述第二管段与所述第一管段相对的一端设置、可插拔地插入到所述套口内的插头，以及，在所述插头与所述第一管段两相对的端面之间设置的密封机构，所述密封机构在所述插头与所述第一管段两相对的端面之间形成端面密封。

优选地，所述密封机构包括在所述插头与所述第一管段相对的端面设置、以和所述第一管段之间密封的第一密封圈；和/或,在所述第一管段与所述插头相对的端面设置、以和所述插头的端面之间密封的第二密封圈。

优选地，所述插头的端面上设有供所述第一密封圈安装的安装槽。

优选地，所述第一密封圈的断面外形为O形或C形或W形，材质为耐腐蚀金属材质。

优选地，所述第一密封圈、第二密封圈的大小不同，其中大的一个套设在小的一个外围。

优选地，所述第一密封圈与所述第一管段之间是面密封或线密封，所述第二密封圈与所述插头之间是面密封和/或线密封。

优选地，所述插头的端面与所述第一管段之间留有间隙。

优选地，所述插头的端部和/或所述套口的端部设有用于引导所述插头插入到所述套口内的引导部；

所述引导部包括引导面，所述引导面倾斜设置或呈弧面。

优选地，所述密封结构还包括在所述插头的外壁面上沿周圈设置的第一凹槽；和/或,所述密封结构还包括在所述套口的内壁面上沿周圈设置的第二凹槽。

优选地，所述插头的外壁面上设有若干第一凹槽，且各所述第一凹槽沿轴向间隔排布。

优选地，所述第一凹槽、第二凹槽在轴向上错开。

本发明还构造一种用于核反应堆的双层套管结构，所述双层套管结构包括内管和套设在所述内管外的外管，所述内管包括相插接的第一管段、第二管段，所述第一管段、第二管段之间采用所述的密封结构。

本发明还构造一种核反应堆，包括至少两个腔室，还包括连接在所述两个腔室之间的所述的双层套管结构，所述内管内形成第一通道、所述内管外壁面和所述外管内壁面间形成第二通道；所述第一通道与所述第二通道相互隔绝。

实施本发明的核反应堆及其双层套管结构和回路管道的密封结构，具有以下有益效果：核反应堆的管道采用的密封结构可以在第二管段的插头插入套口后，密封机构即可分别与插头、第一管段的端面密封配合，实现第一管段、第二管段之间的密封。直接向外拔出即可实现第一管段、第二管段的分离，保证第一管段、第二管段之间的拆装便捷，便于检查和维修等工作。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的双层套管结构的剖面结构示意图；

图2是图1中的局部视图C的放大示意图；

图3是图1中的密封机构包括在第一管段上设置的第二密封圈时的示意图；

图4是本发明实施例中的核反应堆的主泵、蒸汽发生器、压力容器之间的连接有双层套管结构时的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，本发明一个优选实施例中的用于核反应堆回路管道的密封结构的管道包括第一管段411、第二管段412，密封结构包括在第一管段411与第二管段412相对的一端设置的套口413，在第二管段412与第一管段411相对的一端设置、可插拔地插入到套口413内的插头414，以及，在插头414与第一管段411两相对的端面之间设置的密封机构415，密封机构415在插头414与第一管段411两相对的端面之间形成端面密封。

第一管段411、第二管段412对接的位置采用的密封结构可以在第二管段412的插头414插入套口413后，密封机构415即可分别与插头414、第一管段411的端面密封配合，实现第一管段411、第二管段412之间的密封。直接向外拔出即可实现第一管段411、第二管段412的分离，保证第一管段411、第二管段412之间的拆装便捷，便于检查和维修等工作。

在一些实施例中，密封机构415包括在插头414与第一管段411相对的端面设置、以和第一管段411之间密封的第一密封圈4151，插头414插入套口413后，第一密封圈4151与第一管段411的端面之间配合，压紧实现密封。

进一步地，插头414的端面上设有供第一密封圈4151安装的安装槽4141，可以让第一密封圈4151的位置固定，同时也能保证与插头414之间保持好的密封效果。

在一些实施例中，第一密封圈4151与第一管段411之间可以是面密封，也可以是线密封，也可同时包括面密封或线密封。

第一密封圈4151的断面外形为O形或C形或W形，材质为耐腐蚀金属材质，如不锈钢或者镍基合金，该种材质在堆内使用有较多的成熟经验，有较好的耐蚀能力，因此该第一密封圈4151在反应堆的一回路介质中可以长期使用，根据使用情况使用数年后才需要进行更换，选用的材质为高温专用材料，在工况温度下发生应力松弛的情况较少。

当第一密封圈4151的断面为O形时，在插入插头414后，第一密封圈4151与第一管段411的端面配合实现密封。当第一密封圈4151的断面为C形或W形时，可以带有弹簧也可不带弹簧，在插入插头414后，第一密封圈4151被预压变形，依靠本身的回弹力或弹簧的力让轴向两端分别与插头414和第一管段411的端面配合实现密封。

如图3所示，在其他实施例中，密封机构415也可包括在第一管段411与插头414相对的端面设置、以和插头414的端面之间密封的第二密封圈4152，插头414插入套口413后，第二密封圈4152与插头414的端面之间配合，压紧实现密封。当然，也可同时在插头414上设置第一密封圈4151和在第一管段411上设置第二密封圈4152。

进一步地，第一密封圈4151、第二密封圈4152的大小不同，其中大的一个套设在小的一个外围，在端面上形成内外两圈密封。当然，第一密封圈4151、第二密封圈4152的大小也可相同，相互抵靠后实现密封。第二密封圈4152与插头414之间可以是面密封，也可以是线密封，也可同时包括面密封或线密封。

优选地，套口413的端部设有用于引导插头414插入到套口413内的引导部4131；引导部4131包括引导面，引导面倾斜设置或呈弧面。引导部4131也可设置在插头414的端部，或在套口413的端部和插头414的端部同时设置。

在一些实施例中，密封结构还包括在插头414的外壁面上沿周圈设置的第一凹槽416。在插头414的外壁面和套口413的内壁面之间会存在一定的微小间隙，由于管道内外之间的压差导致流体在这一微小间隙中流过，而流体在第一凹槽416中出现能量耗散，压力逐渐降低，最终达到平衡，实现密封。该种密封装置由于密封力相对于密封圈为轴向方向，为传统的端面密封，在保证密封的同时，还能允许密封发生一定的轴向滑移，从而保证在整个服役期内管道内外的独立性。

插头414的外壁面上设有若干第一凹槽416，且各第一凹槽416沿轴向间隔排布，使流体在各第一凹槽416的作用下逐渐出现能量耗散，使密封的效果更好。

在其他实施例中,密封结构还包括在套口413的内壁面上沿周圈设置的第二凹槽，也对流体的能量进行耗散，第二凹槽可为一个或沿轴向间隔排布的多个。优选地，第一凹槽416、第二凹槽在轴向上错开，分别独立的让流体的压力降低。

优选地，插头414的端面与第一管段411之间留有间隙，可以满足管道一定温度下产生额外的轴向膨胀，不会对装配影响，仍能保持密封效果。管道的密封结构可以应用于单独的管道的密封，也可应用于双层套管结构。

结合图2、图4所示，本发明一个优选实施例中的双层套管结构4包括内管41和套设在内管41外的外管42，内管41内形成第一通道A、内管41外壁面和外管42内壁面间形成第二通道B，第一通道A与第二通道B相互隔绝，以供冷却剂向不同方向的流通。

再结合图1、图2所示，本发明中管道的第一管段411、第二管段412组成内管41，第一管段411、第二管段412一般材质为耐腐蚀金属材质，如不锈钢或者镍基合金，分别从外管42两端对应的腔室安装插入到外管42内，对接后连通形成第一通道A，置于外管42之中。第一通道A、第二通道B中充满了一回路高放射性介质，第一通道A、第二通道B之前存在一定的压差，由于第一密封圈4151、第一凹槽416等密封结构实现了的密封，第一通道A、第二通道B两个流道相互独立不会相互泄露，具有一定的承压能力。

在一些实施例中，插头414的端面与第一管段411之间留有间隙。当外管42材质的热线膨胀率比第一管段411、第二管段412的小时，在安装完毕后第一管段411、第二管段412的接头处存在一个安装间隙，可以满足管道一定温度下内管41相对于外管42产生额外的轴向膨胀，间隙的大小可根据应用场合任意调节。

同理，当外管42材质的热线膨胀率比第一管段411、第二管段412的大时，在安装完毕后第一管段411、第二管段412接头处安装间隙为零，在一定温度下接头可以产生间隙，满足内管41相对于外管42产生额外的轴向收缩。插头414的端面与第一管段411之间留有的间隙可以消除管道热应力，保证密封结构功能性。本发明适用温度压力范围较广，且具有较好抗辐照和耐腐蚀能力，能够广泛适用于核电站一回路、二回路以及辅助系统中类似双层套管结构4中。

在将第一管段411、第二管段412从外管42拔出时，直接向外拔出即可实现第一管段411、第二管段412的分离，保证第一管段411、第二管段412之间的拆装便捷，便于检查和维修等工作。

如图4所示，本发明一个优选实施例中的核反应堆包括主泵1、蒸汽发生器2、压力容器3，蒸汽发生器2和压力容器3的腔室之间连接有双层套管结构4，主泵1可以通过双层套管结构4与蒸汽发生器2连接，也可以通过双层套管结构4与压力容器3连接，在主泵1提供冷却剂循环动力时，在压力容器3、蒸汽发生器2内的各腔体之间形成相应的循环回流，双层套管结构4可以减短主泵1、蒸汽发生器2、压力容器3之间的连接长度。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。