双层套管结构及核反应堆的制作方法

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种核反应堆及其双层套管结构和回路管道的密封结构。

背景技术：

核电作为清洁能源，已经被广泛的建设应用。在传统的核电站中，如压水堆核电站，通常包括压力容器、蒸汽发生器、主泵、稳压器等主设备。在现有技术中，由于核电站的建设场地充足、规模较大，压力容器、蒸汽发生器、主泵之间通常都是通过长管道进行连接，设备进、出口均需设置连接管嘴。整个设备布置的间距较大，管道较长，所以设备占用空间较大。

然而，随着用电的分散需求的增加，大型核电站的建设逐渐的被限制，慢慢的需要更多的小型化核电站。在小型化核电站中，由于小型化的限制，各主设备之间如果仍使用主管道、连接管嘴的结构进行连接，势必造成尺寸过大，无法适用需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的核反应堆及其双层套管结构和回路管道的密封结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于核反应堆回路管道的密封结构，管道包括第一管段、第二管段，密封结构包括在所述第一管段与所述第二管段相对的一端设有套口，在所述第二管段与所述第一管段相对的一端、可插拔设置在所述套口内的插头，固定在所述套口内圈的环形挡块、以及固定在所述插头外围的密封圈；

所述插头包括与所述挡块相对设置的定位段、以及在所述定位段向外延伸设置的安装段；

所述密封圈安装在所述安装段上，并位于所述挡块和所述定位段之间，在所述套口内壁与所述安装段的外壁之间形成径向密封相接。

优选地，所述套口内侧设有将所述挡块锁合到所述套口内壁面上的锁固件。

优选地，所述安装段与所述第一管段相对的端部外圈设有用于引导所述插头插入到所述挡块内的引导部；

所述引导部包括引导面，所述引导面倾斜过渡或弧面过渡。

优选地，所述插头的端面与所述第一管段之间留有间隙。

优选地，所述安装段的外径与所述挡块的内径相当，所述定位段的外径大于所述密封圈的内径，所述密封圈与所述安装段的外圈以及套口内壁之间是面密封和/或线密封。优选地，所述密封圈的断面为O形或C形，材质为耐腐蚀金属材质。

优选地，所述套口的内径与所述密封圈的外径相当。

优选地，所述定位段的外圈设有对所述密封圈进行轴向定位的定位部。

优选地，所述定位部包括定位台或定位槽。

本发明还构造一种用于核反应堆的双层套管结构，所述双层套管结构包括内管和套设在所述内管外的外管，所述内管包括相插接的第一管段、第二管段，所述第一管段、第二管段之间采用所述的管道密封结构。

本发明还构造一种核反应堆，包括至少两个腔室，还包括连接在所述两个腔室之间的所述的双层套管结构，所述内管内形成第一通道、所述内管外壁面和所述外管内壁面间形成第二通道；所述第一通道与所述第二通道相互隔绝。

实施本发明的核反应堆及其双层套管结构和回路管道的密封结构，具有以下有益效果：核反应堆的管道采用的该种密封结构由于密封力相对于密封圈为径向方向，因此在保证密封的同时，还能允许密封发生一定的轴向滑移，避免在工作时，由于管道因为热膨胀伸缩而导致的失效，从而保证在整个服役期内内管和外管通道的独立性。整个承插结构在径向尺寸上对外尽可能地紧凑，避免对外侧流道的扰动，对内则和内管的内径保证一致，保证内管内介质流道的通畅。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的双层套管结构的剖面结构示意图；

图2是图1中的局部视图C的放大示意图；

图3是本发明实施例中的核反应堆的主泵、蒸汽发生器、压力容器之间的连接有双层套管结构时的结构示意图。

具体实施方式

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。

如图1、图2所示，本发明一个优选实施例中的用于核反应堆回路管道的密封结构的管道包括第一管段411、第二管段412，第一管段411、第二管段412对接的位置采用密封结构保证密封性和安装的便捷性。

进一步地，密封结构采用以下结构实现密封，包括在第一管段411与第二管段412相对的一端设置的套口413，在第二管段412与第一管段411相对的一端、可插拔设置在套口413内的插头414，固定在套口413内圈的环形挡块415、以及固定在插头414外围的密封圈416。

在第一管段411、第二管段412对接插装时，插头414插入到套口413内，让挡块415、密封圈416分别与插头414、套口413密封配合，实现第一管段411、第二管段412之间的密封。直接向外拔出即可实现第一管段411、第二管段412的分离，保证第一管段411、第二管段412之间的拆装便捷，便于检查和维修等工作。

该种密封结构由于密封力相对于密封圈为径向方向，类似活塞结构，因此在保证密封的同时，还能允许密封发生一定的轴向滑移，避免在工作时，由于管道因为热膨胀伸缩而导致的失效，从而保证在整个服役期内管道通道的独立性。整个承插结构在径向尺寸上对外尽可能地紧凑，避免对外侧流道的扰动，对内则和管道的内径保证一致，保证管道内介质流道的通畅。

进一步地，挡块415的轴向位置固定，保证在插拔过程中不会产生轴向移位。优选地，套口413内侧设有将挡块415锁合到套口413内壁面上的锁固件417，将挡块415固定。锁固件417从套口413内侧锁合，不穿透套口413的侧壁，避免影响密封效果。

优选地，安装段4142的外径与挡块415的内径相适配。为了安装方便，安装段4142的外径通常小于挡块415的内径。

进一步地，定位段4141的外径大于密封圈416的内径，密封圈416可以先放到套口413内，再将插头414插入套口413，让安装段4142穿过密封圈416，将密封圈416向外撑开，定位段4141将密封圈416向套口413内推进压入。密封圈416的内圈和安装段4142之间实现密封，密封圈416的外圈与套口413的内壁之间也实现密封。密封圈416也可提前套设到安装段4142上，随插头414一起插入套口413内。

在一些实施例中，密封圈416的内圈与安装段4142的外圈之间是面密封，在其他实施例中，密封圈416的内圈也可与安装段4142的外圈之间是线密封，也可同时包括面密封和线密封。进一步地，密封圈416的外圈与套口413的内壁之间是面密封，在其他实施例中，密封圈416的外圈也可与套口413的内壁之间是线密封，也可同时包括面密封和线密封。

进一步地，为了便于插头414插入，安装段4142与第一管段411相对的端部外圈设有用于引导插头414插入到挡块415内的引导部418，先让引导部418插入挡块415内，再在轴向移动的过程中，让安装段4142逐步与挡块415的内圈压紧密封。在一些实施例中，引导部418包括引导面，引导面倾斜设置或呈弧面。

优选地，密封圈416的断面为O形或C形，材质为耐腐蚀金属材质，如不锈钢或者镍基合金，该种材质在堆内使用有较多的成熟经验，有较好的耐蚀能力，因此该密封圈416在反应堆的一回路介质中可以长期使用，根据使用情况使用数年后才需要进行更换，选用的材质为高温专用材料，在工况温度下发生应力松弛的情况较少。

当密封圈416的断面为O形时，在插入套口413后，密封圈416的外圈与套口413的内圈以及安装段4142的外圈配合实现密封。当密封圈416的断面为C形时，可以带有弹簧也可不带弹簧，在插入套口413后，密封圈416被预压变形，依靠本身的回弹力或弹簧的力让外圈与套口413的内圈配合实现密封。

优选地，套口413的内径与密封圈416的外径相当，在密封圈416插入套口413后，密封圈416依靠变形压合到套口413的内侧面实现密封。

在一些实施例中，定位段4141的外圈设有对密封圈416进行轴向定位的定位部，在插拔过程中，防止密封圈416轴向移动。进一步地，定位部包括定位台或定位槽，密封圈416与定位台相抵或卡合到定位槽内，实现轴向定位。

在一些实施例中，插头414的端面与第一管段411之间留有间隙，可以满足管道一定温度下产生额外的轴向膨胀，不会对装配影响，仍能保持密封效果。管道的密封结构可以应用于单独的管道的密封，也可应用于双层套管结构。

再结合图1、图2所示，本发明一个优选实施例中的双层套管结构4，包括内管41和套设在内管41外的外管42，内管41内形成第一通道A、内管41外壁面和外管42内壁面间形成第二通道B，第一通道A与所述第二通道B相互隔绝，以供冷却剂向不同方向的流通。

本发明中管道的第一管段411、第二管段412组成内管41，第一管段411、第二管段412一般材质为耐腐蚀金属材质，如不锈钢或者镍基合金，分别从外管42两端对应的腔室安装插入到外管42内，对接后连通形成第一通道A，置于外管42之中。第一通道A、第二通道B中充满了一回路高放射性介质，第一通道A、第二通道B之前存在一定的压差，由于挡块415、密封圈416实现了的密封，第一通道A、第二通道B两个流道相互独立不会相互泄露，具有一定的承压能力。

在一些实施例中，插头414的端面与第一管段411之间留有间隙。当外管42材质的热线膨胀率比第一管段411、第二管段412的小时，在安装完毕后第一管段411、第二管段412的接头处存在一个安装间隙，可以满足管道一定温度下内管41相对于外管42产生额外的轴向膨胀，间隙的大小可根据应用场合任意调节。

同理，当外管42材质的热线膨胀率比第一管段411、第二管段412的大时，在安装完毕后第一管段411、第二管段412接头处安装间隙为零，在一定温度下接头可以产生间隙，满足内管41相对于外管42产生额外的轴向收缩。插头414的端面与第一管段411之间留有的间隙可以消除管道热应力，保证密封结构功能性。本发明适用温度压力范围较广，且具有较好抗辐照和耐腐蚀能力，能够广泛适用于核电站一回路、二回路以及辅助系统中类似双层套管结构4中。

在将第一管段411、第二管段412从外管42拔出时，直接向外拔出即可实现第一管段411、第二管段412的分离，保证第一管段411、第二管段412之间的拆装便捷，便于检查和维修等工作。

如图3所示，本发明一个优选实施例中的核反应堆，包括主泵1、蒸汽发生器2、压力容器3，蒸汽发生器2和压力容器3的腔室之间连接有双层套管结构4，主泵1可以通过双层套管结构4与蒸汽发生器2连接，也可以通过双层套管结构4与压力容器3连接，在主泵1提供冷却剂循环动力时，在压力容器3、蒸汽发生器2内的各腔体之间形成相应的循环回流，双层套管结构4可以减短主泵1、蒸汽发生器2、压力容器3之间的连接长度。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。