防旁流式直接安注导流件及直接安注装置的制作方法

本发明涉及一种核反应堆安全设备，尤其涉及一种核反应堆压力容器的防旁流式直接安注导流件及直接安注装置。

背景技术：
随着核能利用技术的成熟，核电站的安全性也得到不断提高，核电站的建设逐渐的成为国家发展的重要能源保障。目前的核电站中，核反应堆的结构是：在安全壳中形成反应堆堆腔，在堆腔中设置压力容器。压力容器连接有冷管段和热管段，通过冷管段注入冷却剂，对压力容器进行冷却，然后通过热管段排出。在核反应堆发生冷管段断裂事故或者严重事故时，注入到发生断裂的冷管段的冷却剂将直接流入安全壳，从而不能对堆芯进行有效冷却；为了解决上述事故所造成的不能对堆芯进行冷却的技术问题，因此需要设置安全注入系统。安全注入系统又叫“应急堆芯冷却系统”，其主要功能是：当核电设备一回路系统破裂或断裂引起失水事故(英文：Lostofcoolantaccident，中文：失水事故，简称LOCA)时，安全注入系统向堆芯注水，保证淹没和冷却堆芯，防止堆芯熔化，保持堆芯的完整性；当发生主蒸汽管道破裂时，反应堆冷却剂由于受到过度冷却而收缩，稳压器水位下降，安全注入系统向一回路注入高浓度含硼水，重新建立稳压器水位，迅速停堆并防止反应堆由于过冷而重返临界。为实现上述功能，安全注入系统必须能够根据事故时一回路系统压力下降的情况，在不同的压力水平下注入。安全注入系统中一个重要的部件安注装置的设计是否合理，对于安全注射水进入堆芯的效果十分重要，而目前现有的安注装置在对安全注射水的导流性、引导性及防旁流性上存在不足，从而影响其效果。以下分别对现有的安注装置进行必要说明：在压水反应堆早年的设计中，安注接管是安装在一回路主管道上，如我国大亚湾核电站以及后续大量建设的CPR1000反应堆。为了提高安注有效性，一些反应堆采用了安注接管安装在反应堆压力容器上的设计，如AP1000反应堆。采用主管道安注，在主管道断裂或破口时，可能出现安注水不能有效安注的情况。直接安注由于直接进入反应堆下降环腔，所以提高了安注有效性。虽然直接安注提高了安注的有效性，但是在主管道断裂或破口时，在堆内汽体的作用下，仍然可能会出现安注旁流的情况，为了提高安注有效性，一些设计通过特定的结构设计，实现了安注流体向下转弯流动。如图1所示，美国专利公开号为US5377242公开了一种安注装置，该安注装置是在压力容器10`与吊篮20`之间设置一矩形腔室30`，直接安注管嘴40`的出口41`与此矩形腔室30`的进口相对，二者之间并未设置起到过渡作用的导流部件，从而直接使安全注射水沿矩形腔室30`向压力容器10`底部流动，加快安全注射水向堆芯的流动；该安注装置由于中间未设置导流装置，致使安注过程中管道及压力容器10`所承受的热冲击力较大，安全注射水沿矩形腔室30`向下流动不均匀，从而产生震荡，防旁流性差。如图2、图3a及图3b所示，美国专利公开号为US7889830B2公开了一种安注装置，该安注装置具有导流装置50`，该导流装置50`为具有沟槽51`的浅槽结构，在正对直接安注管嘴40`的位置，加工有引导安全注射水改变方向的弧度结构52`，当高速的安全注射水水平射入该导流装置50`内时，在弧度结构52`的导流作用下，安全注射水的流动方向发生改变，即向下流动；该导流装置由于安装于吊篮20`上，受吊篮20`厚度限制，其弧度半径非常小，从而使得安全注射水转弯过于剧烈，不能很好有序组织安全注射水向下流动，使得安全注射水向下流动时产生剧烈震荡，防旁流性差；同时由于其导流装置是焊接在吊篮20`上的，给后续吊篮20`安装过程及与直接安注管嘴10`的对接工作带来一定的技术难题。如图4所示，美国专利公开号为US7983377B2公开了一种安注装置，该专利公开的安注装置的导流装置为在吊篮20`上安装导流槽道21`，直接安注管嘴40`正对导流槽道21`的开口，一方面，当安注过程发生时，安全注射水的初始流量及冲击力较大，且安全注射水在导流槽道21`内的转弯半径较小，使得安全注射水不能完全沿导流槽道21`有序的向下流动，使得安全注射水向下流动时产生剧烈震荡，防旁流性差；另一方面，由于安注管嘴40`与压力容器10`间未设过渡结构，安注过程中使得直接安注管嘴40`与压力容器10`间的焊接处热应力较大，大大的降低了安注管嘴的使用寿命。因此，亟需一种具有良好导流性、引导性及防旁流性的防旁流式直接安注导流件。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有良好导流性、引导性及防旁流性的防旁流式直接安注导流件。本发明的另一目的在于提供一种具有防旁流式直接安注导流件的直接安注装置，所述防旁流式直接安注导流件具有良好的导流性、引导性及防旁流性。为实现上述目的，本发明提供了一种防旁流式直接安注导流件，所述防旁流式直接安注导流件适于与直接安注管嘴的出口对接进而对安全注射水进行导流，其中，所述防旁流式直接安注导流件包括呈中空且朝下弯折的导流管体，所述导流管体具有进流口及朝下的出流口，所述进流口与所述直接安注管嘴的出口对接并连通，所述出流口呈扁状结构，且所述进流口至所述出流口的口径逐步增大。较佳地，所述导流管体呈扁状结构。较佳地，所述防旁流式直接安注导流件还包括热套管，所述热套管插入所述直接安注管嘴内并与所述导流管体的进流口对接固定连通。通过所述热套管可以大大的缓解由于安全注射水与堆芯冷却水之间的巨大温差所带来的热冲击效应，从而降低金属管道及压力容器屈服及断裂的风险。本发明提供的一种直接安注装置，包括直接安注管嘴及防旁流式直接安注导流件，所述防旁流式直接安注导流件与所述直接安注管嘴的出口对接进而对安全注射水进行导流，其中，所述防旁流式直接安注导流件包括呈中空且朝下弯折的导流管体，所述导流管体具有进流口及朝下的出流口，所述进流口与所述直接安注管嘴的出口对接并连通，所述出流口呈扁状结构，且所述进流口至所述出流口的口径逐步增大。与现有技术相比，由于本发明防旁流式直接安注导流件的导流管体的进流口与直接安注管嘴的出口对接并连通，从而使得本发明的导流管体能利用安注管嘴及压力容器内侧作为焊接安装的依托，从而不需要专门设计焊接安装结构，也不需要改变外部管线，因此无需增加任何额外的用来进行稳固本发明防旁流式直接安注导流件的安装结构，即本发明通过其自身的结构与压力容器即可进行稳定的固定连接，同时也便于吊篮向压力容器内的装配；由于本发明的导流管体呈中空且朝下弯折的结构设计，弯折的结构设计大大的增大了导流管体的转弯半径，从而使得安全注射水向下流出时更加有序和平稳，解决了现有技术中因安全注射水向下流动时产生剧烈震荡而带来的防旁流性差的技术问题，大大的提高了本发明的防旁流性；另，由于本发明导流管体的所述出流口呈扁状结构，且所述进流口至所述出流口的口径逐步增大，使得安全注射水在导流管体中流动时，导流管体能对安全注射水的流向进行良好的导流和引导作用，提高了本发明的防旁流式直接安注导流件导流性和引导性，同时在对安全注射水进行导流的作用下，水流的宽度逐渐变变宽，且安全注射水从呈扁状结构的出流口流出时，也形成片状(即：扁状)的向下高速速流动的安全注射水，该片状的的安全注射水以较高速度贴吊篮向下流动，从而减少与压力容器的接触，形成更好适应下降环腔形状的向下流动，并进一步的减少旁流。附图说明图1是现有的一种安注装置结构示意图。图2是现有的另一种安注装置结构示意图。图3a是图2中导流装置的结构示意图。图3b是图2中导流装置的另一视角的结构示意图。图4是现有的又一种导流装置的结构示意图。图5是本发明防旁流式直接安注导流件及直接安注装置安装的结构示意图。图6是本发明直接安注装置连接于压力容器上的简易结构示意图。图7a是图6的剖视示意图。图7b是图6的另一角度剖视示意图。图8是图6所示的直接安注装置与吊篮及压力容器装配结构示意图。图9a是本发明防旁流式直接安注导流件的剖视示意图。图9b是本发明防旁流式直接安注导流件的另一角度剖视示意图。图10是本发明直接安注装置的热套管结构示意图。图11a是具有热套管的直接安注装置连接于压力容器上的简易结构示意图。图11b是图11a的另一角度剖视示意图。图12是图10所示的直接安注装置与吊篮及压力容器装配结构示意图。具体实施方式现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如图5-图9b示，本发明的直接安注装置100包括直接安注管嘴40及防旁流式直接安注导流件50，所述防旁流式直接安注导流件50与所述直接安注管嘴40的出口41对接进而对安全注射水进行导流，其中，所述防旁流式直接安注导流件50包括呈中空且朝下弯折的导流管体51，所述导流管体具有进流口52及朝下的出流口53，所述进流口52与所述直接安注管嘴40的出口41对接并连通，出流口53呈扁状结构，且所述进流口52至所述出流口53的口径逐步增大。具体地，本发明的导流管体51能利用直接安注管嘴40及压力容器内侧作为焊接安装的依托，从而直接将导流管体51的进流口52与直接安注管嘴40的出口41对接焊接连通并固定在压力容器10的内侧壁上，同时由于压力容器10与吊篮20之间形成有环状的环腔30，通过本发明的直接安注装置100及防旁流式直接安注导流件50的出流口53流出的安全注射水能平稳的流入到下降的环腔30内。继续结合图6-图9b所示，本发明的导流管体51能利用直接安注管嘴40及压力容器内侧作为焊接安装的依托，从而不需要专门设计焊接安装结构，也不需要改变外部管线，因此无需增加任何额外的用来进行稳固本发明防旁流式直接安注导流件50的安装结构，同时也便于吊篮20向压力容器10内的装配；本发明的导流管体51呈中空且朝下弯折的结构设计，弯折的结构设计大大的增大了导流管体51的转弯半径，从而使得安全注射水向下流出时更加有序和平稳，大大的提高了本发明的防旁流性；本发明导流管体51的所述出流口53呈扁状结构，且所述进流口52至所述出流口53的口径逐步增大，使得安全注射水在导流管体51中流动时，导流管体51能对安全注射水的流向进行良好的导流和引导作用，提高了本发明的防旁流式直接安注导流件50的导流性和引导性，同时安全注射水从呈扁状结构的出流口53流出时，也形成片状(即：扁状)的向下高速速流动的安全注射水，该片状的的安全注射水以较高速度贴吊篮20向下流动，从而减少与压力容器10的接触，形成更好适应向环状的环腔30的向下流动，并进一步的减少旁流。继续如图10-图12所示，本发明的直接安注装置100包括直接安注管嘴40及防旁流式直接安注导流件50，所述防旁流式直接安注导流件50与所述直接安注管嘴40的出口41对接进而对安全注射水进行导流，其中，所述防旁流式直接安注导流件50包括呈中空且朝下弯折的导流管体51及热套管60，所述导流管体具有进流口52及朝下的出流口53，所述进流口52与所述直接安注管嘴40的出口41对接并连通，所述出流口53呈扁状结构，且所述进流口52至所述出流口53的口径逐步增大。所述热套管60插入所述直接安注管嘴40内并与所述导流管体51的进流口52对接固定连通；具体地，本发明的导流管体51能利用直接安注管嘴40及压力容器内侧作为焊接安装的依托，从而直接将导流管体51的进流口52与直接安注管嘴40的出口41对接焊接连通并固定在压力容器10的内侧壁上，同时由于压力容器10与吊篮20之间形成有环状的环腔30，通过本发明的直接安注装置100及防旁流式直接安注导流件50的出流口53流出的安全注射水能平稳的流入到下降的环腔30内。同时，本发明直接安注装置100及防旁流式直接安注导流件50通过所述热套管60可以大大的缓解由于安全注射水与堆芯冷却水之间的巨大温差所带来的热冲击效应，从而降低金属管道及压力容器屈服及断裂的风险。结合图9a及图9b所示，较佳者，所述导流管体51呈扁状结构，使得导流管体51的内部形成扁状的中空结构，流入导流管体51内的安全注射水呈片状形，从而安全注射水从出流口53流出时，也形成片状(即：扁状)的向下高速速流动的平稳且稳定的安全注射水，使得安全注射水向下流出时更加有序和平稳，进一步的提高了本发明的防旁流效果。结合图6-图12所示，本发明防旁流式直接安注导流件50及直接安注装置100的导流管体51的进流口52与直接安注管嘴40的出口41对接并连通，从而使得本发明的导流管体51能利用直接安注管嘴40及压力容器内侧作为焊接安装的依托，从而不需要专门设计焊接安装结构，也不需要改变外部管线，因此无需增加任何额外的用来进行稳固本发明防旁流式直接安注导流件50的安装结构，即本发明通过其自身的结构与压力容器10即可进行稳定的固定连接，同时也便于吊篮20向压力容器10内的装配；由于本发明的导流管体51呈中空且朝下弯折的结构设计，弯折的结构设计大大的增大了导流管体51的转弯半径，从而使得安全注射水向下流出时更加有序和平稳，解决了现有技术中因安全注射水向下流动时产生剧烈震荡而带来的防旁流性差的技术问题，大大的提高了本发明的防旁流性；另，由于本发明导流管体51的所述出流口53呈扁状结构，且所述进流口52至所述出流口53的口径逐步增大，使得安全注射水在导流管体51中流动时，导流管体51能对安全注射水的流向进行良好的导流和引导作用，提高了本发明的防旁流式直接安注导流件50的导流性和引导性，同时在对安全注射水进行导流的作用下，水流的宽度逐渐变变宽，且安全注射水从呈扁状结构的出流口53流出时，也形成片状(即：扁状)的向下高速速流动的安全注射水，该片状的的安全注射水以较高速度贴吊篮20向下流动，从而减少与压力容器10的接触，形成更好适应向环状的环腔30的向下流动，并进一步的减少旁流。另，本发明所涉及的压力容器10、吊篮20及直接安注管嘴40的具体结构及工作原理，均为本领域普通技术人员所熟知的，在此不再作详细的说明。以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。