一种89堆芯悬挂主泵的一体化模块式压水堆的制作方法

本发明属于一体化模块式压水堆技术领域，具体涉及一种89堆芯悬挂主泵的一体化模块式压水堆。

背景技术：

小型堆具有较高的安全性，但一直面临经济性难题。近年来，美国能源部及国际原子能机构提出了反应堆模块化的设计概念，试图通过模块化的设计，在获得高安全性的同时，提高中小型反应堆应用的经济性。但是，反应堆的尺寸和功率比相对较大，在安全壳形式、非能动系统设施的设置、换料工艺和模块的组合布置等方面不尽合理，工程可实现性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种89堆芯悬挂主泵的一体化模块式压水堆，较好的解决了小型反应堆安全性和经济性的矛盾，并具有较好的工程可实现性。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种89堆芯悬挂主泵的一体化模块式压水堆，稳压器、多台模块式蒸汽发生器、多台湿绕组主泵、多组控制棒驱动机构全部内置于反应堆压力容器集成为一体化压水堆模块；稳压器兼作反应堆压力容器顶盖，稳压器内部设置有带空气夹层的双层不锈钢倒帽形复合结构隔热板，稳压器内部周向均匀水平布置有电加热元件，电加热元件位于隔热板上方；多组内置控制棒驱动机构采用模块式双层装配布置于隔热板下方；堆内构件位于控制棒驱动机构外侧、反应堆压力容器内且隔热板下方；多台模块式蒸汽发生器周向均匀布置在反应堆压力容器与堆内构件之间的环形空间内；多台内置湿绕组主泵的叶轮周向卧式均匀 布置于反应堆压力容器内的模块式蒸汽发生器下方，与湿绕组主泵相连的电机径向卧式布置于反应堆压力容器外；堆芯位于控制棒驱动机构正下方，堆芯正下方设有水平带孔的水流分配板。

所述的堆芯采用89组活性段高度为2m至2.8m、截面呈17×17方形排列的燃料组件。

所述的反应堆压力容器上部设有主法兰，腰部设有次法兰。

本发明所取得的有益效果为：

本发明从安全性、经济性兼顾角度，重点解决现有小型堆经济性的同时，进一步提升小型堆的安全性。将一体化、模块式两种先进理念全新融于小型堆的设计。一体化可提高反应堆的固有安全性，模块式可缩短建设周期，降低造价，提高制造安装质量。本发明可实现工厂模块化制造、运输及安装，大幅减少现场的施工量，可缩短建设周期，降低造价，提高制造安装质量，经济效果十分显著；本发明大幅提高反应堆的固有安全性，理论上可取消场外应急，为核能靠近城镇建设提供了可能，为提高核能及核动力推进反应堆安全性具有革命性意义；本发明可提供单堆模块达到300MWe级所需的反应堆功率，较好解决小型堆的规模经济性。

本发明将稳压器、多台模块式蒸汽发生器、多台湿绕组主泵、多组控制棒驱动机构(CRDM)全部内置于反应堆压力容器集成为一体化反应堆模块。一体化模块后，取消传统核电厂反应堆冷却剂系统主回路管道及波动管从而消除大失水事故；内置控制棒驱动机构消除弹棒事故；内置湿绕组主泵消除传统核电厂主泵轴封系统及其潜在的失水事故；大幅度提高反应堆固有安全性，并便于模块化制造、运输及安装。本发明公开的反应堆堆芯采用89组活性段高度为2m至2.8m、截面呈17×17方形排列的燃料组件，可提供单堆模块达到300MWe 级所需的反应堆功率。本发明使用的内置稳压器采用带空气夹层的双层不锈钢倒帽形复合结构隔热板和周向均匀水平布置电加热元件，从而消除传统核电厂反应堆冷却剂系统稳压器波动管及其潜在的失水事故。隔热板隔热效果好，还可自动适应稳压器壳体因高温及内压而产生的径向变形。本发明将多台模块式蒸汽发生器周向均匀布置在反应堆压力容器与堆内构件之间的环形空间内，结构紧凑，传热效率高，可根据功率需求灵活确定蒸汽发生器的数量。本发明将用于反应堆反应性控制的多组内置控制棒驱动机构(CRDM)采用模块式双层装配布置，大幅降低冷却剂流道阻力，并解决内置CRDM安装检修难题。本发明将多台内置湿绕组主泵的蜗壳及叶轮周向立式均匀布置于反应堆压力容器底封头内，与主泵相连的电机悬挂布置于反应堆压力容器底封头下方，为反应堆冷却剂强迫循环提供直接的驱动压头及所需的冷却流量，使得冷却剂循环流道变短、变直，大幅降低一回路流道阻力及冷却剂强迫循环的运行能耗。本发明在堆芯下方设有水平带孔的水流分配板，确保堆芯入口水流分配均匀。反应堆压力容器在上部设有主法兰，在腰部设有次法兰。主法兰主要用于反应堆安装、换料、检修等操作频率较高时打开反应堆时使用。由于蒸汽发生器设计寿期往往是30年，而压力容器设计寿期往往是60年，次法兰主要用于更换模块式蒸汽发生器连带的反应堆压力容器段时使用。避免了蒸汽发生器需要更换时一体化反应堆压力容器整体更换的风险，从而降低机组运行维护成本。

附图说明

图1为本发明的一体化模块式压水堆结构示意图；

图2为本发明的内置稳压器结构示意图；

其中，1、反应堆压力容器；2、稳压器；3、模块式蒸汽发生器；4、湿绕组主泵；5、控制棒驱动机构；6、隔热板；7、电加热元件；8、堆内构件；9、 叶轮；10、堆芯；11、水流分配板；12、主法兰；13、次法兰。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明所述一种89堆芯悬挂主泵的一体化模块式压水堆如下：稳压器2、多台模块式蒸汽发生器3、多台湿绕组主泵4、多组控制棒驱动机构5全部内置于反应堆压力容器1集成为一体化压水堆模块；稳压器2兼作反应堆压力容器1顶盖，稳压器2内部设置有带空气夹层的双层不锈钢倒帽形复合结构隔热板6，稳压器2内部周向均匀水平布置有电加热元件7，电加热元件7位于隔热板6上方。多组内置控制棒驱动机构5采用模块式双层装配布置于隔热板6下方。堆内构件8位于控制棒驱动机构5外侧、反应堆压力容器1内且隔热板6下方。多台模块式蒸汽发生器3周向均匀布置在反应堆压力容器1与堆内构件8之间的环形空间内。多台内置湿绕组主泵4的叶轮9周向卧式均匀布置于反应堆压力容器1内的模块式蒸汽发生器3下方，与湿绕组主泵4相连的电机径向卧式布置于反应堆压力容器1外。堆芯10位于控制棒驱动机构5正下方，堆芯10采用89组活性段高度为2m至2.8m、截面呈17×17方形排列的燃料组件。堆芯10正下方设有水平带孔的水流分配板11，反应堆压力容器1在上部设有主法兰12，在腰部设有次法兰13。

本实施例中稳压器2、16台模块式蒸汽发生器3、2台湿绕组主泵4、61组控制棒驱动机构5全部内置于反应堆压力容器1集成为一体化反应堆模块，消除反应堆冷却剂系统回路管道及大失水事故，便于模块化制造、运输及安装；

本实施例反应堆堆芯采用89组活性段高度为2.65m、截面呈17×17方形排列的燃料组件。

如图2所示，本实施例中内置稳压器2的总容积约为25m³，采用带空气夹 层的双层不锈钢倒帽形复合结构隔热板6和周向均匀水平布置电加热元件7共60根，消除传统的波动管。

本实施例中16台模块式蒸汽发生器3周向均匀布置在反应堆压力容器1与堆内构件8之间的环形空间内。反应堆压力容器1内径约为3800mm。

本实施例中61组内置控制棒驱动机构5采用模块式双层装配布置，大幅降低冷却剂流道阻力，并解决内置控制棒驱动机构安装检修难题。

如图1所示，本实施例中2台内置湿绕组主泵4的叶轮10周向立式均匀布置于反应堆压力容器底封头内，使得冷却剂循环回路变短、变直，大幅降低一回路流道阻力及冷却剂强迫循环的运行能耗。主泵流量约为6800m³/h。

本实施例中堆芯10下方设有水平带孔的水流分配板11，确保堆芯10入口水流分配均匀。反应堆压力容器1在上部设有主法兰12，在腰部设有次法兰13。主法兰12主要用于反应堆安装、换料、检修等操作频率较高时打开反应堆时使用。次法兰13主要用于更换模块式蒸汽发生器3连带的反应堆压力容器段时使用。