堆芯应急注水系统及其防反流装置的制作方法

1.本发明涉及核工程安全领域，尤其涉及一种堆芯应急注水系统及其防反流装置。


背景技术：

2.核反应堆的内部包括压力容器及内置于压力容器的堆芯吊篮，堆芯吊篮内部装有核燃料构成的堆芯，堆芯吊篮与压力容器之间形成环腔，压力容器上连接冷管段和热管段。在核反应堆正常工作时，冷却剂经冷管段流入环腔，再流经堆芯被加热，从热管段流出。当核电站发生破口时，冷却剂经破口流失导致堆芯裸露，传热恶化，威胁堆芯安全。为解决上述问题，需设置堆芯应急注水系统。堆芯应急注水系统可连接至冷管段，经冷管段向环腔注水，进而流入并冷却堆芯；堆芯应急注水系统亦可连接至反应堆压力容器，应急注水经压力容器壁面设置的接管直接流入环腔。但当堆芯应急注水系统管道发生破口时，堆芯冷却剂将从破口反流，威胁堆芯安全。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种堆芯应急注水系统及其防反流装置。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.堆芯应急注水系统的防反流装置，包括贯通设有内腔的接管，所述内腔形成使冷却液体流动的流道；
6.所述内腔至少包括相互连通的第一空间和第二空间，所述内腔中还设有可在所述内腔内活动的活塞，所述活塞的最大直径小于所述第一空间和/或所述第二空间的最大直径，所述活塞的最小直径小于所述第一空间或所述第二空间的最小直径，所述活塞在所述内腔内塞接以切断流道；
7.所述活塞在所述内腔内的塞接方向与冷却液体注入所述内腔的流动方向相反。
8.优选地，所述第一空间和所述第二空间沿所述内腔的轴线连通排列，所述活塞在水流的带动下沿所述内腔的轴线移动，并与所述内腔塞接配合。
9.优选地，所述活塞为楔形活塞，所述楔形活塞的直径沿轴线逐渐减小；或者，
10.所述活塞为球状活塞。
11.优选地，所述第一空间和所述第二空间的相接处为所述内腔的直径最小处，所述活塞的至少一个截面直径与所述第一空间和所述第二空间相接处的直径相等。
12.优选地，所述第一空间和所述第二空间分别为直径不等的圆柱状通道，所述第一空间的直径大于所述第二空间直径，所述活塞设于所述第一空间内，并可塞接于所述第一空间与所述第二空间的相接处。
13.优选地，所述第一空间和所述第二空间之间还设有连通所述第一空间和所述第二空间且直径渐变的第三空间，所述活塞塞接于所述第三空间内。
14.优选地，所述第一空间和所述第二空间均为沿轴线直径渐变的锥状通道，所述第
一空间直径较小的一端连接所述第二空间。
15.优选地，所述第一空间和所述第二空间二者之一为直径不变的圆柱状通道，所述第一空间和所述第二空间二者之另一为沿轴线直径渐变的锥状通道，所述圆柱状通道连接至所述锥状通道的直径较小的一端。
16.优选地，所述防反流装置还包括套设于所述接管一端外的端塞，所述端塞上设有数个与所述内腔连通的通孔；
17.所述活塞通过连接件连接在所述端塞上。
18.优选地，所述连接件为螺旋弹簧，所述连接件平行所述内腔的轴线设置，在无外力作用下，所述连接件将所述活塞沿背离所述端塞方向塞接至所述内腔内。
19.本发明还公开堆芯应急注水系统，包括上述任意一项所述的防反流装置，冷却液体通过接管向堆芯注入，活塞在所述接管内的塞接方向与所述冷却液体的注入方向相反。
20.本发明具有以下有益效果：通过在接管内腔中设置可与内腔配合塞接的活塞，当压力容器内的冷却剂经破口流出至接管时，冷却剂可推动活塞使其与内腔塞接，从而切断流道，阻止冷却液进一步流出；当需通过接管注入冷却水时，冷却水的注入推力可将活塞推开，从而开放流道使冷却水经接管进入压力容器内。
附图说明
21.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
22.图1是本发明一个实施例中流道开放的状态下的结构示意图；
23.图2是本发明一个实施例中流道被活塞封闭的状态下的结构示意图；
24.图3是本发明第一个实施例中接管的结构示意图；
25.图4是本发明第一个实施例中接管的另一结构示意图；
26.图5是本发明第二个实施例中接管的结构示意图；
27.图6是本发明第二个实施例中接管的另一结构示意图；
28.图7是本发明第三个实施例中接管的结构示意图；
29.图8是本发明第三个实施例中接管的另一结构示意图。
具体实施方式
30.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。
31.本发明提供的堆芯应急注水系统的防反流装置，可用于向压力容器内注入冷却液体的同时防止压力容器内的冷却剂反流泄露，其中，冷却液体具体为冷却水，用于在紧急情况下对反应容器内的反应堆进行应急降温。具体的，参考图1及图2，其可包括贯通设有内腔10的接管1，以及设于该内腔10内的活塞2，其中内腔10可在注入冷却水时作为流道，冷却水沿内腔10注入压力容器中；活塞2沿冷却水注入的反方向与内腔10塞接，当压力容器内发生破口，其内的冷却剂经接管1向外流动时，活塞2在冷却剂的带动下移动至与内腔10塞接，即为图1状态，使活塞2的至少一个截面完全与内腔10贴合，从而切断流道，避免冷却剂自流道流出接管1；当需进一步通过接管1注入冷却水时，冷却水注入时的推力可带动活塞2移动，使活塞2与内腔10分离，从而打开流道，即为图2状态，使冷却水经接管1注入压力容器内。
32.进一步的，内腔10内至少包括相互连通的第一空间11和第二空间12，第一空间11和第二空间12优选沿内腔10轴线方向连通排列，其中，活塞2具体为一回转体，活塞2的最大直径小于第一空间11和/或第二空间12的最大直径，即活塞2可容纳于第一空间或第二空间12内，同时活塞2的最小直径小于第一空间11或第二空间12的最小直径，优选第一空间11和第二空间12的连接处的直径为内腔10中的直径最小处，该直径小于活塞2的最大直径，大于活塞2的最小直径，从而活塞2的至少一个截面直径等于第一空间11和第二空间12连接处的直径，即活塞2的至少一个截面可完全贴合于第一空间11和第二空间12的连接处，活塞2可塞接其中，从而封堵流道。
33.进一步参考图1，活塞2在一些实施例中可为楔形活塞，即活塞2的直径随轴线方向逐渐缩小，楔形活塞的至少一个截面的直径可与内腔10中任一处直径相等，从而活塞2可塞接在内腔10中，进而阻断流道；在另一些实施例中，活塞2为球状活塞(图中未示出)，球状活塞的直径小于第一空间11或第二空间12的最大直径，且大于或等于内腔10内其余任一处的直径，从而球状活塞可与内腔10贴合进而塞接在内腔10中。当然，在本发明中，活塞2的形状不局限于上述描述的具体形状，其余可塞接至内腔10中阻断流道的活塞2形状均可认为落入本发明的保护范围内。
34.在本发明中，在一些实施例中，防反流装置还包括套设于接管1一端外的端塞3，端塞3用于将活塞2限位于内腔10中，端塞3上设有若干与内腔10连通的通孔31，注入接管1内的冷却水可经通孔31流至压力容器或冷管段中。进一步的，设有端塞3的一端设于压力容器或冷管段内，另一端设于压力容器或冷管段外，为便于描述，在本发明中，接管1套设有端塞3的一端为第一端，与第一端相对的一端为第二端，当需要注入应急冷却水时，冷却水自第二端注入，冷却水经端塞3上的通孔31进入压力容器或冷管段内。
35.更进一步的，在本发明中，活塞2可通过连接件4连接在端塞3上，在一些实施例中，连接件4为螺旋弹簧，螺旋弹簧沿平行内腔10的轴线方向连接活塞2，在无外力作用下，螺旋弹簧沿背离冷却水的注入方向抵接活塞2，使活塞2与内腔10贴合进而塞接固定；当冷却水自第二端注入第一端时，注入冷却水的推力可推动活塞2朝向第一端移动，从而使螺旋弹簧挤压发生形变，进而开放内腔10，使冷却水可在内腔10内流动并注入压力容器中；当冷管段或压力容器发生破口，压力容器内的冷却剂经接管1流出时，活塞2在冷却剂的推力作用下重新与内腔10塞接，从而切断流道，防止冷却剂进一步流出。
36.以下为本发明的几个具体实施例：
37.作为本发明的第一个实施例，参考图3，第一空间11和第二空间12为直径不同的圆柱状通道，具体的，第一空间11的直径大于第二空间12直径，第一空间11和第二空间12同轴连通设置，在本实施例中，活塞2可设于第一空间11内，端塞3设于接管1靠接第一空间11的一侧，在本实施例中，活塞2的最大直径大于第二空间12直径，最小直径小于第二空间12直径，从而活塞2可部分进入第二空间12，并在第一空间11和第二空间12的连接处塞接，即活塞2的至少一个截面直径与第二空间12直径相等，当活塞2与内腔10塞接时，该截面与第一空间11和第二空间12的连接处完全贴合以阻断流道。在无外力作用下，螺旋弹簧抵接活塞2，使活塞2与内腔10塞接固定；当冷却水自第二端注入第一端时，水的推力使活塞2发生移动，从而挤压螺旋弹簧，使内腔10保持连通，流道开放；当压力容器内的冷却剂自破口流出，经第一端流至第二端时，活塞2在冷却剂的推力作用下自第一端向第二端移动，直至与内腔
10塞接到位，从而阻断流道，使冷却剂无法自第二端流出，从而达到防反流的作用。
38.更近一步的，在本实施例中，参考图4，第一空间11和第二空间12之间还设有连通二者的第三空间13，第三空间13的直径渐变，即，第三空间13为一锥形空间，直径较大的一端连接第一空间11，直径较小的一端连接第二空间12，在本实施例中，活塞2可塞接于第三空间13内，即，活塞2上至少一个截面的直径与第三空间13内至少一处截面直径相等，从而使活塞2贴合第三空间13设置。
39.作为本发明的第二个实施例，参考图5及图6，第一空间11和第二空间12均为直径渐变的锥状通道，其中，在一些实施例中，参考图5，可将第一空间11和第二空间12的直径较小的一端连通设置，活塞2的至少一个截面直径与第一空间11和第二空间12相接处的直径相等；或者，在另一些实施例中，参考图6，可将第一空间11直径较小的一端与第二空间12直径较大的一端连通设置，在本实施例中，第一空间11的最小直径优选等于第二空间12的最大直径，从而第一空间11和第二空间12连通为一完整的锥状通道，活塞2的最小直径大于第二空间12的最小直径，同时，活塞2的最大直径小于第一空间11的最大直径，并大于第二空间12的最小直径，从而活塞2的至少一个截面直径可与内腔10内的截面直径相等，使活塞2可与内腔10塞接配合。
40.作为本发明的第三个实施例，参考图7及图8，第一空间11和第二空间12二者之一为直径不变的圆柱状通道，二者之另一为直径渐变的锥状通道，在本实施例中，活塞2容设于第一空间11内，第一空间11和第二空间12的连接处，第一空间11的直径大于第二空间12直径，从而活塞2可与内腔10塞接配合。
41.以上为本发明的三个具体实施例，可以理解的是，上述列举的第一空间11和第二空间12的形状及排列方式并未穷举，其余在本发明构思的前提下做出的变形和改进均可认为落在本发明的保护范围内。
42.本发明还提供了一种包括该防反流装置的堆芯应急注水系统，应急冷却水可通过接管1向堆芯注入，活塞2在接管1内的抵接方向与冷却水的注入方向相反。进一步的，该堆芯应急注水系统可包括多个防反流装置。
43.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。