反应堆分层支承装置的制作方法

本发明涉及反应堆技术领域，尤其涉及一种反应堆分层支承装置。

背景技术

当前，能源供应日趋紧张，小型堆因其广泛的适用性，较短的建造周期以及较低的建造成本，受到世界各国的追捧，争相研发各自的小型堆，尤其是海上小型堆。

海上小型堆通常装在船舱中，在海洋工况下，核反应堆一回路设备容易受到海浪冲击、外部撞击等冲击载荷，在寿命期内长期受海洋周期性交变载荷会导致疲劳失效。因此，现有的陆上反应堆布置不适用于海洋工况，有必要设计一种支承装置，实现反应堆设备在海上工况的布置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种提高反应堆设备在海洋载荷环境下的安全性和可靠性的反应堆分层支承装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种反应堆分层支承装置，包括设置在反应堆舱的抑压水箱内并支承在反应堆设备下方的支承基础、用于释放反应堆设备冷热变化时的热位移的第一滑座组件和第二滑座组件、以及限制反应堆设备上部水平位移的水平支承组件；

所述第一滑座组件和第二滑座组件设置在所述支承基础上并与反应堆设备下部的外侧面连接；所述水平支承组件一端可转动连接在反应堆设备上部的外侧面上，另一端固定连接在抑压水箱内壁面上。

优选地，所述支承基础包括固定在抑压水箱底面上的支承筒组件、平行抑压水箱底面设置在所述支承筒组件的顶部的支承面板、设置在所述支承筒组件的相对两侧并连接在所述支承面板和抑压水箱底面之间的第一防晃分隔组件、以及连接在所述支承筒组件和抑压水箱内壁面之间的横向支承组件；

所述第一滑座组件和第二滑座组件设置在所述支承面板上。

优选地，所述支承筒组件包括支承反应堆设备的压力容器的第一支承筒、两个用于支承反应堆设备的蒸汽发生器的第二支承筒，两个所述第二支承筒相对设置在所述第一支承筒的相对两侧；

所述第一防晃分隔组件设置在所述第一支承筒另外的相对两侧上。

优选地，所述第一防晃分隔组件包括至少两个第一防晃隔板，所述第一支承筒的相对两侧中，每一侧设有至少一个所述第一防晃隔板。

优选地，所述第一防晃隔板上设有第一通水孔。

优选地，所述反应堆分层支承装置还包括第二防晃分隔组件；所述第二防晃分隔组件连接在所述第一支承筒和第二支承筒之间。

优选地，所述第二防晃分隔组件包括至少两个第二防晃隔板；每一个所述第二支承筒与所述第一支承筒连接至少一个所述第二防晃隔板。

优选地，所述第二防晃隔板上设有第二通水孔。

优选地，所述支承筒组件还包括设置在所述第一支承筒和/或第二支承筒外侧面上的加强筋组件。

优选地，所述支承筒组件还包括至少一个联接筋板；所述联接筋板连接在所述第一支承筒与所述第二支承筒上的加强筋组件之间。

优选地，所述反应堆分层支承装置还包括多个纵向支承柱；

多个所述纵向支承柱设置在所述支承筒组件和/或所述第一防晃分隔组件外侧，垂直连接在所述支承面板和抑压水箱底面之间。

所述第一滑座组件包括固定在所述支承基础上的第一滑座机构、设置在所述第一滑座机构上的第一滑动件，所述第一滑动件的一端连接在反应堆设备的外侧面上，相对所述第一滑座机构在反应堆设备的径向上可来回移动；

所述第二滑座组件包括固定在所述支承基础上的第二滑座机构、设置在所述第二滑座机构上的第二滑动件，所述第二滑动件的一端连接在反应堆设备的外侧面上，相对所述第二滑座机构在平行反应堆设备之间连线方向上可来回移动。

优选地，所述反应堆分层支承装置还包括设置在所述支承基础的顶面上的滑座平台；所述第一滑座机构和第二滑座机构固定在所述滑座平台上。

优选地，所述第一滑座机构包括第一底座以及盖板，所述第一底座上设有第一滑动槽，所述第一滑动槽贯穿所述第一底座相对两侧，所述第一滑动件容置在所述第一滑动槽内，且可在所述第一底座的相对两侧方向上来回移动；所述盖板连接在所述第一底座上，将所述第一滑动槽的顶部开口封闭。

优选地，所述第二滑座机构包括第二底座以及压板，所述第二底座上设有第二滑动槽，所述第二滑动件容置在所述第二滑动槽内，且可在所述第二滑动槽的相对两内侧面之间来回移动；所述压板位于所述第二滑动件上方连接在所述第二滑动件和第二底座上。

优选地，所述第二滑座组件还包括对应所述第二滑动件的移动方向穿设在所述第二底座至少一侧上的调节杆；所述调节杆的一端穿进所述第二滑动槽抵接或远离所述第二滑动件。

优选地，所述第一滑座组件设有多个，至少分布在反应堆设备的压力容器的外侧面、蒸汽发生器的外侧面以及主泵的外侧面；设置在所述蒸汽发生器外侧面的所述第一滑座组件位于压力容器和蒸汽发生器的中心连线上；设置在所述主泵外侧面的所述第一滑座组件位于压力容器和主泵的中心连线上；

所述第二滑座组件设有多个，至少分布在反应堆设备的蒸汽发生器的外侧面，并且位于压力容器和蒸汽发生器的中心连线的至少一侧。

优选地，所述水平支承组件包括包括阻尼器、支承板以及水平支杆；所述阻尼器的一端可转动连接在反应堆设备的上部外侧面上，所述支承板可转动连接在所述阻尼器的另一端，水平支杆设置在所述支承板背向所述阻尼器的表面上并与抑压箱体壁面连接。

优选地，所述水平支承组件还包括固定在反应堆设备上部外侧面上的支耳，所述阻尼器的一端通过连接耳与转轴可转动连接在所述支耳上。

本发明的有益效果：水平支承组件、滑座组件和支承基础呈上中下三层模块布置，其中通过支承基础来安装支承反应堆一回路设备，传递设备及其附件产生的静载荷至堆舱底部；通过支承基础上设置的滑座组件释放在反应堆一回路系统冷、热态变化时设备发生的热位移；通过水平支承组件设置在反应堆设备上部，在海洋环境周期性的交变载荷、地震或事故等水平冲击载荷工况下，保持设备的稳定状态，限制其上部的水平位移，减小设备下部支承所受的弯矩、应力，减小设备翻倒的风险，从而提高反应堆一回路设备在海洋载荷环境下的安全性和可靠性。

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是本发明一实施例的反应堆分层支承装置在抑压水箱内的结构示意图；

图2是图1所示结构的俯视图；

图3是本发明一实施例的反应堆分层支承装置的结构示意图；

图4是图3的仰视图；

图5是图3中第一防晃分隔组件和第二防晃分隔组件的结构示意图；

图6是本发明一实施例的反应堆分层支承装置中第一滑座组件的结构示意图；

图7是本发明一实施例的反应堆分层支承装置中第二滑座组件的结构示意图；

图8是本发明一实施例的反应堆分层支承装置中水平支承组件的结构示意图。

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。

本发明的反应堆分层支承装置，适用于海上小型堆，设置在反应堆舱内，用于支承反应堆设备(一回路设备)。

如图1-3所示，本发明一实施例的反应堆分层支承装置，包括设置在反应堆舱的抑压水箱1内并支承在反应堆设备下方的支承基础2、用于释放反应堆设备冷热变化时的热位移的第一滑座组件3和第二滑座组件4、以及限制反应堆设备上部水平位移的水平支承组件5。支承基础2设置在抑压水箱1内，具有一定的高度，上方用于安装支承反应堆设备，形成该反应堆分层支承装置的下层模块。第一滑座组件3设置在支承基础2上并与反应堆设备下部的外侧面配合，可径向释放反应堆设备自胀，实现对反应堆设备定心，提供侧向支承。第二滑座组件4设置在支承基础2上并与反应堆设备下部的外侧面配合，主要承担垂直载荷，与第一滑座组件3形成该反应堆分层支承装置的中层模块。水平支承组件5一端可转动连接在反应堆设备上部的外侧面上，另一端固定连接在抑压水箱1内壁面上，形成该反应堆分层支承装置的上层模块，可在海洋环境周期性的交变载荷、地震或事故等水平冲击载荷工况下，保持设备稳定状态，限制其上部的水平位移，以减小下部支承所受的弯矩、应力，减小设备翻倒的风险。

如图3、4所示，支承基础2可包括用于支承反应堆设备的支承筒组件10、支承面板20、第一防晃分隔组件30以及横向支承组件40。

其中，支承筒组件10固定在抑压水箱1底面上，支承面板20平行抑压水箱1底面设置在支承筒组件10的顶部，用于安装反应堆设备。在抑压水箱1内部，支承面板20以下为内部池水环境，整个支承筒组件10浸在池水中。第一防晃分隔组件30设置在支承筒组件10的相对两侧并连接在支承面板20和抑压水箱1底面之间，起到分隔空间的同时还可以传递设备载荷至抑压水箱1底面。横向支承组件40连接在支承筒组件10和抑压水箱1内壁面之间，增强整个装置的刚性以及可以将海洋环境工况下产生的横向载荷传递至抑压水箱1的内壁，进而传递至反应堆舱壁面，为一回路设备提供一个稳固可靠的支承基础。

通常，反应堆设备包括有压力容器、蒸汽发生器以及主泵等。本实施例中，蒸汽发生器7有两个，分别设置在压力容器6的相对两侧并连接压力容器6，主泵8设置在压力容器6至少一侧并连接压力容器6。对应地，支承筒组件10包括支承压力容器6的第一支承筒11、两个用于支承蒸汽发生器7的第二支承筒12，两个第二支承筒12相对设置在第一支承筒11的相对两侧。

结合图2-4，抑压水箱1为四边形结构，第一支承筒11和第二支承筒12排布在抑压水箱1的一对角线上。具体地，第一支承筒11在抑压水箱1的中心，两个第二支承筒12沿着对角线布置在第一支承筒12的相对两侧。

第一支承筒11和第二支承筒12为圆柱筒体结构。

支承筒组件10还包括设置在第一支承筒11和/或第二支承筒12外侧面上的加强筋组件14，提高第一支承筒11和/或第二支承筒12的刚性，有效减小了其表面所受薄膜应力、弯曲应力的影响，可承受较大海浪冲击、外部撞击等冲击载荷。

加强筋组件14可包括至少一个加强环141以及至少一个加强筋141。加强环141设置在第一支承筒11和/或第二支承筒12的外侧面上，加强筋142设置在第一支承筒11和/或第二支承筒12的外侧面上。根据加强筋142在外侧面上的设置位置，其可连接在加强环141与支承面板20之间、加强环141与抑压水箱1底面之间以及相邻的加强环141之间的至少一个位置上。

支承筒组件10还包括至少一个联接筋板15；联接筋板15连接在第一支承筒11与第二支承筒12上的加强筋组件14之间。本实施例中，第一支承筒11和第二支承筒12的外侧面上均设有加强筋组件14，每一个第二支承筒12的加强筋组件14与第一支承筒11的加强筋组件14之间均连接有联接筋板15。联接筋板15的两端分别焊接在加强环141上。

联接筋板15将第一支承筒11和第二支承筒12连接为一体，提升支承筒组件10的结构刚性，避免支承筒组件10在寿命期内长期受海洋周期性交变载荷而导致的疲劳失效。

支承面板20通过焊接等方式固定在支承筒体组件10的顶部，为设备提供支承面。该支承面板20的外周尺寸大于支承筒组件10外周对应的尺寸，形状不限，例如可为图4中所示的菱形。

第一防晃分隔组件30区别于两个第二支承筒12，设置在第一支承筒11另外的相对两侧上。在抑压水箱1内，第一防晃分隔组件20位于抑压水箱1的另一对角线上，也可以稍微偏离对角线。作为选择，第一防晃分隔组件30可包括至少两个第一防晃隔板31，第一支承筒11的相对两侧中，每一侧设有至少一个第一防晃隔板31，从而将第一支承筒11每一侧的空间隔成至少两个空间，降低池水对支承筒组件10等的冲击载荷。

参考图4、5，在本实施例中，第一支承筒11相对两侧中的每一侧设有两个第一防晃隔板31。两个第一防晃隔板31间隔相对，一侧通过焊接等方式固定在第一支承筒11的外侧面上，另一侧朝向抑压水箱1内壁面，顶部和底部分别固定在支承面板20和抑压水箱1底面上。

此外，第一防晃隔板31上还可设有第一通水孔32，可供抑压水箱1内的池水通过，防止由池水晃荡产生的较大内部冲击载荷。

横向支承组件40可包括多个横向支承柱41，沿着支承筒组件10外围间隔分布，平行抑压水箱1底面，一端连接在支承筒组件10上，另一端连接在抑压水箱1内壁面上。

具体地，多个横向支承柱41对应第一支承筒11和第二支承筒12的布置位置进行分布。对应支承筒组件10一端连接在第一支承筒11或第二支承筒12的外侧面、第一支承筒11或第二支承筒12的加强筋组件14或者联接筋板15上。本实施例中，横向支承柱41的横截面呈t形，可由钢板拼焊形成，其对应抑压水箱1内壁的一端通过垫板42焊接在抑压水箱1内壁面上。

进一步地，支承基础2还包括第二防晃分隔组件50，连接在第一支承筒11和第二支承筒12之间，加强第一支承筒11和第二支承筒12之间的稳定性。

第二防晃分隔组件50可包括至少两个第二防晃隔板51；每一个第二支承筒12与第一支承筒11连接至少一个第二防晃隔板51。第二防晃隔板51对应第二支承筒12和第一支承筒11的布置，也位于抑压水箱1的一对角线上。

如图5所示，第二防晃隔板51和第一防晃隔板31在抑压水箱1内相互垂直。第二防晃隔板51上还可设有第二通水孔52，供池水通过，防止由池水晃荡产生的冲击载荷。

进一步地，支承基础2还包括多个纵向支承柱60。多个纵向支承柱60设置在支承筒组件10和/或第一防晃分隔组件30外侧，垂直连接在支承面板20和抑压水箱1底面之间，提升整个支承基础2的结构刚性，为一回路设备提供支承点，传递重量至抑压水箱1底面。

本实施例中，如图3、4所示，第一支承筒11和第二支承筒12的外侧面上分别设有多个间隔分布的纵向支承柱60。根据纵向支承柱60布置的位置，纵向支承柱60还可与相邻的加强筋组件14、第二加强筋组件16或联接筋板15连接，实现支承基础2的一体化。此外，第一防晃分隔组件30也设有纵向支承柱60，纵向支承柱60贴合连接在第一防晃隔板31朝向抑压水箱1内壁面的一侧上。

优选地，纵向支承柱60的横截面为h形，整体由钢板拼焊而成。

如图1-3及图6所示，第一滑座组件3可包括第一滑座机构301以及第一滑动件302。第一滑座机构301通过螺栓等紧固件固定在支承基础2上。第一滑动件302设置在第一滑座机构301上，相对第一滑座机构301在反应堆设备的径向上可来回移动。第一滑动件302的一端连接在反应堆设备的外侧面上，在反应堆设备自胀时，带动第一滑动件302相对第一滑座机构301在径向上向远离反应堆设备的方向移动。该第一滑动件302可为块状结构，连接反应堆设备的一端端面可配合设备外侧面形状设置，例如为弧形；当然也可为平面，通过焊接配合在设备外侧面上。

其中，第一滑座机构301可包括第一底座311以及盖板312。第一底座311可由多个构件连接构成，或者为一体结构；该第一底座311上设有第一滑动槽313，第一滑动槽313贯穿第一底座311的相对两侧，其截面形状与第一滑动件302形状相适配。第一滑动件302容置在第一滑动槽313内，且可沿着第一滑动槽303在第一底座311的相对两侧方向上来回移动。盖板312可通过紧固件连接在第一底座311上，将第一滑动槽313的顶部开口封闭。

如图1-3及图7所示，第二滑座组件4可包括第二滑座机构401以及第二滑动件402。第二滑座机构401通过螺栓等紧固件固定在支承基础2上。第二滑动件402设置在第二滑座机构401上，一端连接在反应堆设备的外侧面上。第二滑动件402相对第二滑座机构401在平行反应堆设备之间连线方向上可来回移动，实现反应堆设备的有限制的多向位移。

其中，第二滑座机构401可包括第二底座411以及压板412。第二底座411可由多个构件连接构成，或者为一体结构；该第二底座411上设有第二滑动槽413，第二滑动件402容置在第二滑动槽413内，且可在第二滑动槽413的相对两内侧面之间来回移动；压板412位于所述第二滑动件402上方连接在第二滑动件402和第二底座411上。具体地，压板412一端通过连接轴连接在第二底座411上，另一端通过连接轴连接在第二滑动件402上，从而允许第二滑动件402相对第二底座411移动。第二滑动件402可为块状结构，连接反应堆设备的端面可配合设备外侧面形状设置，例如为弧形；当然也可为平面，通过焊接配合在设备外侧面上。

此外，第二滑座组件4还包括对应第二滑动件402的移动方向穿设在第二底座411至少一侧上的调节杆403。调节杆403的一端穿进第二滑动槽413抵接或远离第二滑动件402。调节杆403穿进第二滑动槽413的一端长度可调，通过调节长度，可以调节第二滑动槽413中供第二滑动件402移动的宽度，也可以抵接到第二滑动件402侧面上，定位第二滑动件402。

如图1、2中所示，本实施例中，第一滑座组件3设有多个，至少分布在压力容器6下部的外侧面、蒸汽发生器7下部的外侧面以及主泵8下部的外侧面。具体地，压力容器6下部外侧面的多个第一滑座组件3优选对称设置，可分布在压力容器6与蒸汽发生器7、主泵8的连接管道之间。设置在蒸汽发生器7下部外侧面的第一滑座组件3位于压力容器6和蒸汽发生器7的中心连线上，第一滑座组件3位于两个蒸汽发生为6相背的一侧；设置在主泵8下部外侧面的第一滑座组件3位于压力容器6和主泵8的中心连线上，第一滑座组件3位于主泵8背向压力容器6的一侧。

在反应堆冷-热态变化过程中，压力容器6受热膨胀时，第一滑座组件3的第一滑动件302可相对第一滑座机构301在压力容器6径向上移动，释放压力容器6自胀，实现对压力容器6定心，提供侧向支承。随着压力容器6的自胀，通过连接管道带动蒸汽发生器7、主泵8也沿着中心连线稍微移动，因此蒸汽发生器7和主泵8外侧的第一滑座组件3上的第一滑动件302也发生径向移动。

第二滑座组件4设有多个，至少分布在蒸汽发生器7下部的外侧面，并且位于压力容器6和蒸汽发生器7的中心连线的至少一侧。在反应堆冷-热态变化过程中，压力容器6受热膨胀时，带动连接管道及蒸汽发生器7沿着压力容器6和蒸汽发生器7的中心连线移动，驱使第二滑座组件4的第二滑动件402可相对第二滑座机构401也沿着中心连线在第二滑动槽413内移动，实现蒸汽发生器7的有限制多向位移。

本发明的反应堆分层支承装置还包括设置在支承基础2的顶面上的滑座平台9。第一滑座组件3和第二滑座组件4均通过滑座平台9安装在支承基础2上，其中第一滑座机构301和第二滑座机构401通过螺栓组件等紧固件固定在滑座平台9上。

本实施例中，滑座平台9包括设置在蒸汽发生器7外围并延伸至压力容器6的环状或半环状的第一平台91、以及分布在主泵8外围的第二平台92，第一平台91用于压力容器6外侧面的第一滑座组件3、蒸汽发生器7外侧面的第一滑座组件3和第二滑座组件4安装其上，第二平台92用于主泵8外侧面的第一滑座组件4安装其上。第一平台91和第二平台92面积不需过大，只需足够供第一滑座组件3和第二滑座组件4安装即可，不需覆盖整个支承基础2的顶面，以留出空间方便设备附件等其他构件的安装运维。

如图8所示，水平支承组件5可包括阻尼器501、支承板502以及水平支杆503。阻尼器501的一端可转动连接在反应堆设备上部外侧面上，另一端与支承板502可相对转动连接，水平支杆503设置在支承板503背向阻尼器501的表面上并与抑压水箱1壁面连接，从而水平支承组件5支承连接在反应堆设备上部和抑压水箱1壁面之间，对反应堆设备在一些水平冲击载荷工况下上部发生晃动时进行水平移动限制。

阻尼器501可受力拉伸，相对两端可相对伸展或收缩。阻尼器501的相对两端分别设有连接耳511、512，用于与反应堆设备和支承板502配合连接。支承板502朝向阻尼器501的表面设有凸出的连接部505，阻尼器51的一端通过连接耳512、转轴514与连接部505可相对转动连接。

方向水平支承组件5还包括固定在反应堆设备上部外侧面上的支耳504，阻尼器501的一端通过连接耳511与转轴513可转动连接在支耳504上。

此外，连接耳511、512连接反应堆设备和支承板502的两端端面为弧面，减少摩擦。

水平支杆503可设有多个，垂直且均匀布置在支承板502的表面上。

参考图1-3，本实施例中，水平支承组件5主要设置在蒸汽发生器7和主泵8的上部外侧面上。蒸汽发生器7的上部和主泵8的上部分别设有至少一个水平支承组件5。具体地，蒸汽发生器7的上部外侧面设有两个水平支承组件5，两个水平支承组件5在蒸汽发生器7背向压力容器1的侧面上，且优选位于同一水平上。主泵8的上部外侧面也设有两个水平支承组件5，两个水平支承组件5在主泵8背向压力容器1的侧面上，且优选位于同一水平上。

本发明的反应堆分层支承装置整体布置紧凑合理。使用时，一回路设备的压力容器6、蒸汽发生器7及主泵8等安装在支承面板20上对应位置，第一滑座组件3、第二滑座组件4安装在压力容器6、蒸汽发生器7和主泵8中所需设备的外侧面和滑座平台9之间。在海洋环境工况下，该支承装置通过支承基础2将所受环境载荷(包括横摇、纵摇、垂荡等引起的惯性载荷及海浪的冲击载荷等)及一回路设备、设备附件、管道等重量产生的静载荷传递至抑压水箱1底面和壁面，降低了各结构件受冲击损伤的可能性，第一滑座组件3和第二滑座组件4释放在反应堆一回路系统冷、热态变化时设备发生的热位移，水平支承组件5使设备在海洋环境周期性的交变载荷、地震或事故等水平冲击载荷工况下保持稳定状态，减小设备下部支承所受的弯矩、应力，减小设备翻倒的风险，从而提高反应堆一回路设备在海洋载荷环境下的安全性和可靠性。

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。