专利名称:一种堆腔注水器及堆腔注水系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及核电站的安全设备，更具体地说，涉及一种应用于严重事故下使 用的核电站反应堆的堆腔注水器及堆腔注水系统。
背景技术：
随着技术的成熟核电站的安全性的不断提高，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。在核反应堆发生严重事故时，反应堆堆芯会产生大量的热量，而逐渐熔化掉入压 力容器底部，此时如果熔融物碎片得不到冷却，高温熔融物将导致熔穿压力容器，通过破口 进入堆腔。造成烧蚀地基混凝土，释放出大量的不凝结气体(H2、co2、CO等)。这会给安全 壳带来两种后果1)安全壳因不凝气体持续聚集导致安全壳超压失效，放射性物质进入大 气，破坏环境；2)熔融物将安全壳底板熔穿，放射性进入地基，污染土壤和水质。因此，需要 采取相关措施来防止压力容器熔穿或缓解压力容器熔穿所造成的后果。
现有的一种严重事故缓解方法是在安全壳内设置比较复杂的冷却管道系统。该 管道系统的管道基本上围绕整个压力容器分布，通过管道上的两个或多个动力泵，从安全 壳外的消防水分配系统取水，再通过管道上的喷嘴向压力容器和保温层之间的间隙喷水， 从而对压力容器进行应急降温，起到缓解严重事故的作用。这种严重事故缓解方法的管道 系统复杂，需要较多的安装空间，而且安装困难，不利于工程施工。另外，在管道上设置动力 泵增加了采购成本、维修成本和风险等，降低了系统的可靠性。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的冷却管路系统复杂的缺陷， 提供一种结构简单、可靠的堆腔注水器。
本实用新型所要解决的另一技术问题在于，提供一种采用上述堆腔注水器的堆腔 注水系统
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种堆腔注水器，包括至 少两层环形管道、以及至少两平行设置连接支撑所述环形管道的轴向管道；至少一根所述 轴向管道与所述环形管道相连通；所述轴向管道和/或环形管道上开设有进水口 ；
每一层所述环形管道包括至少两根首尾相接通的弧形分管；所述环形管道的内圈 和/或轴向管道的内侧设有喷淋孔。
在本实用新型的堆腔注水器中，所述进水口设置在最下部的环形管道或者所述轴 向管道的最下端。
在本实用新型的堆腔注水器中，所述环形管道包括位于上部的顶层环形管道、位 于下部的底层环形管道、以及位于所述顶层环形管道和底层环形管道之间的至少一中层环 形管道；[0011]每一所述轴向管道包括多段轴向分管，每一所述轴向分管连接相邻的两层环形管 道。
在本实用新型的堆腔注水器中，所述底层环形管道和顶层环形管道相邻的两所述 弧形分管与所述轴向分管之间通过“T”字形三通连接件连通；
所述中层环形管道相邻的两所述弧形分管与上下两侧的所述轴向分管之间通过 “十”字形四通连接件连通。
在本实用新型的堆腔注水器中，相邻的所述弧形分管和轴向分管之间通过焊接直 接连通连接。
在本实用新型的堆腔注水器中，所述顶层环形管道与所述中层环形管道的环形直 径相等；所述底层环形管道的环形直径小于所述顶层环形管道的环形直径，并且，所述底层 环形管道与其相邻的所述中层环形管道连接的所述轴向分管为倾斜设置。
在本实用新型的堆腔注水器中，每一所述轴向管道为两端封闭的贯通轴向管道， 并且在所述贯通轴向管道的侧壁开设有连接孔；所述弧形分管的末端与所述连接孔焊接相 接；
所述贯通轴向管道的数量与每一层所述环形管道的弧形分管的数量相等。
本实用新型还提供一种堆腔注水系统，包括压力容器、注水水源、与所述注水水源 连接的注水管道、以及在所述注水管道上设置的控制阀门；还包括上述任一堆腔注水器； 所述堆腔注水器包围在所述压力容器外围，并通过所述注水管道与所述注水水源连接。
在本实用新型的堆腔注水系统中，所述注水水源为非能动充水箱，所述非能动充 水箱底部的高度高于所述堆腔注水器的顶端；所述注水管道包括连接到所述非能动充水箱 上部的慢速注水管道、以及连接到所述非能动充水箱下部的快速注水管道；所述慢速注水 管道和快速注水管道上分别设有控制阀门；和/或
所述注水水源为消防水，所述注水管道包括具有不同管径的能动慢速注水管道和 能动快速注水管道，所述能动慢速注水管道和能动快速注水管道上分别设有控制阀门。
在本实用新型的堆腔注水系统中，所述堆腔注水器的外围包裹有保温层。
实施本实用新型具有以下有益效果通过相连通的环形管道和轴向管道组成整个 堆腔注水器的管道，接入的冷却水经过在该管道内流动，并通过喷淋孔喷洒在压力容器的 外表面，以带走压力容器外表面的温度，维持压力容器的完整性，整个结构简单，堆腔注水 器与压力容器之间的冷却水的流道宽度不受限制、注入点不受限制、流量不受限制，而且不 会影响堆腔的淹没高度。
另外，整个堆腔注水器的管道是金属结构，可以作为压力容器保温层的骨架，适用 于各种保温层，而无须采用价格昂贵的金属保温层，降低了成本。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中
图1是本实用新型堆腔注水器第一实施例的结构示意图；
图2是本实用新型堆腔注水器第一实施例的底层环形管道的局部连接示意图；
图3是本实用新型堆腔注水器第一实施例的中层环形管道的局部连接示意图；
图4是本实用新型堆腔注水器第一实施例的环形分管和轴向分管的另一种连接形式的局部示意图；
图5是本实用新型堆腔注水器第二实施例的环形分管与轴向管道的局部连接示 意图；
图6是本实用新型堆腔注水系统的结构示意图；
图7是本实用新型堆腔注水系统的非能动快速注水的示意图；
图8是本实用新型堆腔注水系统的非能动慢速注水的示意图；
图9是本实用新型堆腔注水系统的能动快速注水的示意图；
图10是本实用新型堆腔注水系统的能动慢速注水的示意图；。
具体实施方式
如图1所示，是本实用新型的堆腔注水器1的第一实施例，包括多层环形管道10、 以及多根平行设置的轴向管道30。可以理解的，环形管道10和轴向管道30的数量可以根 据需要进行调整。该轴向管道30与环形管道10连通，并在轴向管道30和/或环形管道10 上开设有进水口，引入冷却水；然后，通过在环形管道10和/或轴向管道30的内侧设置的 喷淋孔11、31，用于对压力容器60进行喷淋，进行冷却。
在本实施例中，每一层环形管道10包括多根首尾相接通的弧形分管12 ；每一轴向 管道30包括多段轴向分管32，其数量与环形管道10的层数相匹配。同一层的弧形分管12 收尾连通形成环状，然后通过轴向分管32将上下两层的环形管道10连通，组成整体框架。
如图所示，该环形管道10包括位于上部的顶层环形管道10、位于下部的底层环形 管道10、以及位于顶层环形管道10和底层环形管道10之间的多个中层环形管道10。底层 环形管道10和顶层环形管道10相邻的两弧形分管12与轴向分管32之间通过“T”字形三 通连接件40连通。如图2所示，同一层的两个弧形分管12分别插入连接在三通连接件40 的两水平接口，依次将所有弧形分管12首尾连接，组成该层的环行管道；而轴向分管32的 一端插入连接在三通连接件40的垂直接口上，另一端则连接到与其相邻的一层的四通连 接件50的接口上，从而将上下两层环形管道10连通。
而每一中层环形管道10相邻的两弧形分管12与上下两侧的轴向分管32之间通 过“十”字形四通连接件50连通。如图3所示，同一层的两个弧形分管12分别插入连接在 四通连接件50的两水平接口，依次将所有弧形分管12收尾连接，组成该层的环行管道；而 轴向分管32的一端插入连接在四通连接件50的垂直接口上，另一端则连接到与其相邻的 一层的四通连接件50的接口上，从而将上下两层环形管道10连通。
当然，在管道与连接件的连接位置可以进行密封处理，例如设置密封件(如密封 垫圈)或进行焊接等，避免渗漏。
如图所示，每一弧形分管12和轴向分管32的两端可以设置外径较小的连接段，该 连接段的外径与三通连接件40、四通连接件50的孔径相匹配，进而方便连接。
可以理解的，该弧形分管12与轴向分管32之间可以通过直接焊接的方式连接，只 需要将弧形分管12和轴向分管32的端部的形状进行相对应的调整即可，如图4所示。
进一步的，如图所示，为了适应压力容器60的形状，顶层环形管道10与中层环形 管道10的环形直径相等；而底层环形管道10的环形直径小于顶层环形管道10的环形直 径。并且，底层环形管道10与其相邻的中层环形管道10连接的轴向分管32为倾斜设置，这样在底部形成倒锥形，与压力容器60的底部相配，从而使得整个堆腔注水器1更好的围 绕在压力容器60的外围。当然，也可以将每一层的环形管道10的环形直径做成相同的。
在本实施例中，堆腔注水器1的进水口设置在底层环形管道10上，通过位于较低 位置的进水口引入水源的冷却水，利用连通器原理或水源的压力，冷却水进入环形管道10， 并通过轴向管道30流向上层的环形管道10。同时，冷却水通过在环形管道10内圈和/或 轴向管道30内侧的喷淋孔11、31喷出，对压力容器60的外表面进行冷却，带走热量，保证 压力容器60的完整性。
如图5所示，是本实用新型堆腔注水器1的第二实施例，与上一实施例的区别在 于，每一轴向管道30的两端为封闭的贯通轴向管道30，并且在贯通轴向管道30的侧壁开设 有连接孔，每一弧形分管12的末端与连接孔焊接连接，从而组成一个连通的框架是管道。 为了保证弧形分管12的连接，贯通轴向管道30的数量与每一层环形管道10的弧形分管12 的数量相等，从而保证每一层环形管道10连通。当然，每一弧形分管12的末端形状可以做 成与连接孔的边缘配合的形状。其它结构与上一实施例基本相同，故不赘述。
如图6所示，是本实用新型的堆腔注水系统的一个实施例，包括设置在反应堆堆 腔内的压力容器60、外接的注水水源、与注水水源连接的注水管道、在注水管道上设置的控 制阀门(如电动阀门、爆破阀门等)、以及包围在压力容器60外围的堆腔注水器1。其中， 堆腔注水器1可以采用上述实施例任意的堆腔注水器1。该堆腔注水器1通过注水管道与 注水水源连接，在意外情况进行注水降温。该堆腔注水器1安装在压力容器60的出口和入 口管嘴下部的外围，并与压力容器60的外壁保持一定距离，冷却水通过堆腔注水器1的喷 淋孔11、31喷在压力容器60上，对压力容器60外表面进行冷却。
在本实施例中，注水水源包括非能动充水箱71和消防水81，从而提供非能动注水 和能动注水。可以理解的，也可以只选择其中任意一种，同样能够实现。
如图所示，非能动充水箱71底部的高度高于堆腔注水器1的顶端，利用水的重力 来供水。注水管道包括慢速注水管道72和快速注水管道73，慢速注水管道72的进水口设 置在非能动充水箱71的上部，而快速注水管道73的进水口设置在非能动充水箱71的下 部，并且，在慢速注水管道72和快速注水管道73上设置有控制阀门74、75。在本实施例中， 慢速注水管道72和快速注水管道73共用出水段，出口连接到堆腔注水器1的进水口，并且 在共用出水段上设有控制阀门85。当然，慢速注水管道和快速注水管道也可以采用分开独 立的管道。
当需要非能动快速注水时，关闭消防水81的注水管道上的阀门84、85，同时打开 慢速注水管道和快速注水管道上的阀门74、75、85，水流同时经过慢速注水管道72和快速 注水管道73进入堆腔注水器1，实现高速注水，如图7所示。
当需要非能动慢速注水时，关闭消防水81的注水管道上的阀门84、85，并关闭快 速注水管道上的阀门75，打开慢速注水管道上的阀门74、85，水流仅通过慢速注水管道进 行注水，其流量相对减少，进而减低注水速度，如图8所示。
与消防水81连接的注水管道包括具有不同管径的能动慢速注水管道82和能动快 速注水管道83，并且在能动慢速注水管道82和能动快速注水管道83上分别设有控制阀门 84、85，注水管道出口连接到堆腔注水器1的进水口，进而选择不同的注水管道进行不同速 度的注水。可以理解的，能动慢速注水管道和能动快速注水管道可以共用部分管路，也可以
6采用分开独立的管路。并且在消防水81的注水管道上设有总开关阀门86，以控制整个能动 注水管路的开闭。
当需要能动快速注水时，关闭非能动注水管路上的控制阀门74、75，关闭慢速注水 管道上的控制阀门84，打开能动快速注水管道上的控制阀门86、85，进行快速注水，如图9 所示。
当需要能动慢速注水时，关闭非能动注水管路上的控制阀门74、75，关闭快速注水 管道上的控制阀门85，打开能动慢速注水管道上的控制阀门86、84，进行慢速注水，如图10 所示。
进一步的，还可以在堆腔注水器1的外围包裹保温层。由于整个堆腔注水器1的 管道可以采用金属管道，为金属结构，可以作为压力容器60保温层的骨架，因此可以使用 各种保温层，而无须采用价格昂贵的金属保温层，降低了成本。
7
权利要求
一种堆腔注水器，其特征在于，包括至少两层环形管道、以及至少两平行设置连接支撑所述环形管道的轴向管道；至少一根所述轴向管道与所述环形管道相连通；所述轴向管道和/或环形管道上开设有进水口；每一层所述环形管道包括至少两根首尾相接通的弧形分管；所述环形管道的内圈和/或轴向管道的内侧设有喷淋孔。
2.根据权利要求
1所述的堆腔注水器，其特征在于，所述进水口设置在最下部的环形 管道或者所述轴向管道的最下端。
3.根据权利要求
1或2所述的堆腔注水器，其特征在于，所述环形管道包括位于上部的 顶层环形管道、位于下部的底层环形管道、以及位于所述顶层环形管道和底层环形管道之 间的至少一中层环形管道；每一所述轴向管道包括多段轴向分管，每一所述轴向分管连接相邻的两层环形管道。
4.根据权利要求
3所述的堆腔注水器，其特征在于，所述底层环形管道和顶层环形管 道相邻的两所述弧形分管与所述轴向分管之间通过“T”字形三通连接件连通；所述中层环形管道相邻的两所述弧形分管与上下两侧的所述轴向分管之间通过“十” 字形四通连接件连通。
5.根据权利要求
3所述的堆腔注水器，其特征在于，相邻的所述弧形分管和轴向分管 之间通过焊接直接连通连接。
6.根据权利要求
3所述的堆腔注水器，其特征在于，所述顶层环形管道与所述中层环 形管道的环形直径相等；所述底层环形管道的环形直径小于所述顶层环形管道的环形直 径，并且，所述底层环形管道与其相邻的所述中层环形管道连接的所述轴向分管为倾斜设 置。
7.根据权利要求
1或2所述的堆腔注水器，其特征在于，每一所述轴向管道为两端封闭 的贯通轴向管道，并且在所述贯通轴向管道的侧壁开设有连接孔；所述弧形分管的末端与 所述连接孔焊接相接；所述贯通轴向管道的数量与每一层所述环形管道的弧形分管的数量相等。
8.一种堆腔注水系统，包括压力容器、注水水源、与所述注水水源连接的注水管道、以 及在所述注水管道上设置的控制阀门；其特征在于，还包括如权利要求
1-7任一项所述的 堆腔注水器；所述堆腔注水器包围在所述压力容器外围，并通过所述注水管道与所述注水 水源连接。
9.根据权利要求
8所述的堆腔注水系统，其特征在于，所述注水水源为非能动充水箱， 所述非能动充水箱底部的高度高于所述堆腔注水器的顶端；所述注水管道包括连接到所述 非能动充水箱上部的慢速注水管道、以及连接到所述非能动充水箱下部的快速注水管道； 所述慢速注水管道和快速注水管道上分别设有控制阀门；和/或所述注水水源为消防水，所述注水管道包括具有不同管径的能动慢速注水管道和能动 快速注水管道，所述能动慢速注水管道和能动快速注水管道上分别设有控制阀门。
10.根据权利要求
8或9所述的堆腔注水系统，其特征在于，所述堆腔注水器的外围包 裹有保温层。
专利摘要
本实用新型涉及堆腔注水器及应用该堆腔注水器的堆腔注水系统。该堆腔注水器包括至少两层环形管道、及至少两平行设置连接支撑环形管道的轴向管道；至少一根轴向管道与环形管道相连通；轴向管道和/或环形管道上开设有进水口；每一层环形管道包括至少两根首尾相接通的弧形分管；环形管道的内圈和/或轴向管道的内侧设有喷淋孔。通过相连通的环形管道和轴向管道组成整个堆腔注水器的管道，接入的冷却水经过在该管道内流动，并通过喷淋孔喷洒在压力容器的外表面，以带走压力容器外表面的温度，维持压力容器的完整性，整个结构简单，堆腔注水器与压力容器之间的冷却水的流道宽度不受限制、注入点不受限制、流量不受限制，而且不会影响堆腔的淹没高度。
文档编号G21C15/18GKCN201681637SQ201020197409
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月20日
发明者林继铭, 肖岷, 骆邦其 申请人:中科华核电技术研究院有限公司;中国广东核电集团有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan