反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置及反应堆堆内构件的制作方法

本发明涉及核电技术领域，具体而言，涉及一种反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置及反应堆堆内构件。

背景技术：

为满足核电站反应堆热工水力的要求，提升反应堆整体性能，进入堆芯的冷却剂要求分配均匀，当不满足均匀性要求时常需要设置流量分配装置。反应堆压力容器下腔室空间有限，构件的安装、检修比较困难，因而在满足流量分配的前提下，应尽量简化结构，提高稳定性和可靠性。国内、外目前运行的核电二代和二代改进型压水堆，堆芯测量均由压力容器下封头引出，在下腔室设置了二次支承结构。在第三代压水堆堆芯测量由压力容器上封头引出，很大程度上简化了反应堆下腔室结构，但是当冷却剂从压力容器入口管嘴流入，且从环形下降腔进入下腔室时，就会应为流道急剧变化且半球型封头深度较大而在下腔室内产生大量的涡流且流场复杂，导致堆芯入口区域流场产生不均匀性，为满足进入堆芯的冷却剂均匀分配的要求，提升反应堆整体性能，需要在反应堆下腔室设置一种流量分配装置，且要求该装置流量分配和抑制涡流效果优异。

提供一种能够比较均匀地分配冷却剂抑制涡流的反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置及反应堆堆内构件，这对于核电技术的发展具有比较重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置，其能够比较均匀地分配冷却剂，并且能较好地抑制涡流的产生。

本发明的另一目的在于提供一种反应堆堆内构件，其采用了上述反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置，从而可以使得冷却剂比较均匀地进入到堆芯内，并能抑制涡流的产生。

本发明是这样实现的：

一种反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置，用在反应堆压力容器内对冷却剂进行流量分配，所述反应堆的堆芯包括圆筒状的吊篮组件，所述反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置包括：

环状构件，所述环状构件为中空壳体，包括相互平行的大端面和小端面，所述环状构件上设置有多个通孔，所述大端面与所述吊篮组件连接，

第一壳体，所述第一壳体上设置有多个通孔，所述第一壳体的端面与所述环状构件的小端面连接，所述第一壳体位于所述环状构件的外部。

进一步，

所述反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置还包括第二壳体，所述第二壳体上设置有多个通孔，所述第二壳体的端面与所述环状构件的小端面连接，所述第二壳体位于所述环状构件的内部。

进一步，

所述第一壳体为半球型、半椭球型、碟型、圆锥型或圆柱型；所述第二壳体为半球型、半椭球型、碟型、圆锥型或圆柱型。

进一步，

所述第一壳体及所述第二壳体可以为形状相同的半球型、半椭球型、蝶型、圆锥型或圆柱型，也可以为形状不相同的半球型、半椭球形、碟型、圆锥型或圆柱型的两两相互任意组合，所述第一壳体及所述第二壳体组成的结构可以为对称的球型、椭球型结构等，或者为非对称结构。

进一步，

所述环状构件的壳体形状为锥形、圆柱形圆柱形、单曲面构成的形状或多个曲面组合构成的形状。

进一步，

所述环状构件为由半球状壳体切割而成的形状，并且所述小端面为切割面。

进一步，

所述第一壳体、所述第二壳体上及所述环状构件上的通孔分布及大小不同或相同。

进一步，

所述环状构件是设置有加强筋。

进一步，

所述第一壳体通过法兰与所述环状构件连接；所述第二壳体通过法兰与所述环状构件连接。

一种反应堆堆内构件，所述反应堆堆内构件包括：

压力容器，所述压力容器内包括筒体及封头，所述封头为半球状壳体，所述封头连接于所述筒体的一端，所述封头朝所述筒体的外部凸出；

堆芯，所述堆芯设置在所述压力容器内，所述堆芯包括吊篮组件，所述吊篮组件为圆筒状；

堆芯下支撑板，所述堆芯下支撑板为圆形板状结构，所述堆芯下支撑板上设置有多个通孔，所述堆芯下支撑板连接于所述吊篮组件的下端；以及

所述的反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置；

所述堆芯下支撑板与所述吊篮组件的下端连接，所述吊篮组件与所述筒体形成环形空间；

所述冷却剂抑涡及流量分配装置对反应堆压力容器下腔室空间进行分割和填充。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置及反应堆堆内构件，使用时，冷却剂通过吊篮组件与压力容器的筒体之间的环形空间进入到压力容器中，进而进入到冷却装置与封头之间的下腔室中，部分冷却剂通过环状构件上的通孔进入到环状构件内部，另一部分冷却剂通过环状构件下部的第一壳体进入到了第一壳体中，进而进入到环状构件中混合，最终通过堆芯下支撑板进入到堆芯中。第一壳体对冷却剂流体进行了有效阻挡，环状构件对冷却剂进行了有效地分割，环状构件和第一壳体共同作用抑制了涡流的产生。并且，环状构件和第一壳体对冷却剂进行了分配，从而使得环状构件内的冷却剂更接近层流状态，冷却剂的温度更加均匀。当冷却剂最终进入到堆芯内后，均匀流动的冷却剂可以更加有效地对堆芯进行冷却。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置与反应堆剖视图；

图2是本发明实施方式提供的反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置与反应堆堆内构件装配示意图；

图3是本发明实施方式提供的环状构件的结构示意图；

图4是本发明实施方式提供的图3的俯视图；

图5是本发明实施方式提供的第二壳体的结构示意图；

图6是本发明实施方式提供的第一壳体的结构示意图。

图标：1-压力容器下腔室；2-压力容器；3-环形下降腔；4-吊篮组件；5-堆芯下支撑板；6-环状构件；61-加强筋；62-环状构件上端面法兰；63-第三通孔；64-环状构件下端面法兰；7-第二壳体；71-第二通孔；72-第二法兰；8-第一壳体；81-第一通孔；82-第一法兰。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

如图1和图2，本实施例提供了一种反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置及反应堆堆内构件，反应堆堆内构件包括压力容器2、堆芯、堆芯下支撑板5及反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置。堆芯位于压力容器2内，堆芯下支撑板5连接于堆芯的下部，反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置连接于堆芯下支撑板5的下部。

如图1，压力容器2内包括筒体及封头，封头为半球状壳体，封头连接于筒体的一端，封头朝筒体的外部凸出。堆芯包括吊篮组件4，并且吊篮组件4为圆筒状，堆芯下支撑板5为圆形板状结构，并且堆芯下支撑板5上设置有多个通孔。堆芯下支撑板5与吊篮组件4的下端连接，吊篮组件4与筒体形成环形空间。

如图1和图2，反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置包括环状构件6和第一壳体8，环状构件6为中空壳体，包括相互平行的大端面和小端面，大端面设置有环状构件上端面法兰62，用于与堆芯连接；小端面设置有环状构件下端面法兰64，用于与第一壳体8连接。环状构件6上设置有多个第三通孔63，用于冷却剂通过。第一壳体8包括一个端面，使得第一壳体8整体上并不封闭，端面上设置有第一法兰82；第一壳体8上设置有多个供冷却剂通过的第一通孔81。第一壳体8设置在环状构件6的外部，使得第一壳体8相对于环状构件6向外凸出。

进一步，反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置还包括第二壳体7，第二壳体7与第一壳体8结构相同，第二壳体7上设置有第二通孔71。第二壳体7的端面上设置有第二法兰72。第二壳体7的端面与环状构件6的小端面连接，区别在于，第二壳体7设置在环状构件6的内部。第一壳体8与第二壳体7围成一个缓冲空间。

进一步，如图3和图4，环状构件6为由半球状壳体切割而成的形状，并且切割面与半球状壳体的大端面平行；即，半球状的壳体必然包括一个圆环形端面，将半球状壳体进行切割，并且切割面平行于半球状壳体的圆环形端面，切割后的形状即为环状构件6的形状。需要说明的是，上述切割方式仅仅是为了便于描述环状构件6的形状，并不代表环形构必然是通过切割的方式获得的。当然，环状构件也可以为其它形状，例如可以为锥形、圆柱形或多个曲面构成的形状。

另外，为了防止环状构件6变形，环状构件6上设置有加强筋61。当然，在其它实施例中，可以不设置加强筋，而是采用较厚壁厚材料的环状构件，以达到在复杂冷却液流场中保证足够的强度与刚度。

如图4和图5，第一壳体8与第二壳体7均为半球壳体状，包括圆环状端面。第一壳体8的圆环状端面上设置有上法兰，第一壳体8通过上法兰与环状构件6的小端面连接。第二壳体7的圆环状端面上设置有下法兰，第二壳体7通过下法兰与环状构件6的小端面连接。第一壳体8和第二壳体7共同围成圆球状壳体。当然，在其它实施例中，所述第一壳体及所述第二壳体可以为形状相同的半球型、半椭球型、蝶型、圆锥型或圆柱型，也可以为形状不相同的半球型、半椭球形、碟型、圆锥型或圆柱型的两两相互任意组合，所述第一壳体及所述第二壳体组成的结构可以为对称的球型、椭球型结构等，或者为非对称结构。例如，第一壳体为圆锥状，第二壳体为半球状；或者第一壳体为圆柱状，第二壳体为圆锥状。

本实施例提供的反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置的工作原理如下：

将反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置装配到压力容器2中后，环状构件6、第一壳体8及第二壳体7对反应堆压力容器下腔室1空间进行了有效分割和填充，并对冷却剂进行搅混和均流。冷却剂经过环形空间进入压力容器下腔室1，部分冷却剂通过环状构件6的第三通孔63直接进入其所围区域，另一部分冷却剂随着压力容器2封头的约束流向封头底部，在环状构件6下端设置第一壳体8能使流量分配装置尽量对压力容器2球型封头底部空间进行有效的填充，并且当冷却剂流经此处时，由于第一壳体8的阻挡，抑制了涡流的产生并有效搅混，并且对冷却剂进行了初步的分流。通过第一壳体8的第一通孔81进入上下半球型结构所围成区域的冷却剂在该区域能进行液体搅混，并且当冷却剂通过第二壳体7上的第二通孔71后，第二壳体7对冷却剂进行了二次流量分配；从环状构件6上的通孔进入堆芯支承板入口处区域的冷却剂同经第二壳体7上的第二通孔71进入堆芯支承板入口处区域的冷却剂相互搅混，由于设置了第二壳体7使其对冷却剂进行了二次搅混与分流。

反应堆冷却剂抑涡及流量分配装置与堆芯堆芯下支撑板5一起对进入堆芯冷却剂进行分流，该构件使冷却剂在进入堆芯下堆芯下支撑板5入口之前已经进行了两次搅混和分流，加上堆芯堆芯下支撑板5的分流作用，使冷却剂在进入堆芯进行换热之前进行了三次流量分配，则流量分配已经更加均匀，能够充分满足堆芯燃料组件对流量均匀化的要求。

与现有技术相比，本发明对冷却剂进行的流量分配次数更多，对压力容器下腔室1的空间进行了有效填充，避免了压力容器下腔室1涡流的产生，且对冷却剂进行有效的搅混，且该装置结构与连接形式简单，提高了结构的可靠性、安装检修方便。

需要说明的是，本实施例为较佳实施例，在其它实施例中，第一壳体可以为半椭球型、碟型、圆锥型或圆柱型；第二壳体为也可以为半椭球型、碟型、圆锥型或圆柱型。

另外，在其它实施例中，第一壳体、第二壳体上及环状构件上的通孔分布及大小不同或相同。且可以根据冷却剂流场，分别对三个部件上的流水通孔的孔径和孔在壳体上的分布进行具体布置，以到达更好的冷却剂搅混和均流作用。例如，环状构件的第三通孔可以设置的相对较小一些，以环状构件作为约束使多一些的冷却剂流入压力容器下封头的底部，使第一壳体对液体的搅混作用更强；而第一壳体上的第一通孔可以设置的比第三通孔孔径大一点，以减小流量的流通阻力，同时起到抑涡和均流的作用；其次，在设置第二壳体上的第二通孔时，可将其孔径设置的比第一通孔稍微小一点点，以增强其流量均分的作用。并且对于三个部件上的通孔分布均可以分别设置，以调整其壳体上的通孔分布密度；同时，三个部件上的通孔孔径的设置不限于以上实施例的描述，可以根据冷却剂流场以及流量均分需求进行合理的设置孔径大小。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。