高温气冷堆吸收球落球装置

1.本发明涉及核反应堆工程与安全领域，具体地，涉及一种高温冷气堆吸收球落球装置。


背景技术：

2.吸收球停堆系统(吸收球系统)是球床高温气冷堆的第二套反应性控制系统，具有落球辅助停堆和气力输送回球备用的功能。
3.相关技术中，吸收球停堆系统通过吸收球落球驱动机构控制传动杆在贮球罐底部落球通道内移动，从而控制贮球罐底部落球通道的开启和关闭，以控制吸收球是否落入堆芯侧反射层落球孔道内。
4.相关技术中，吸收球落球驱动机构位于承压壳内，承压壳和吸收球落球驱动机构分别固定于贮球罐的顶部，且承压壳还安装有与驱动机构电连接的电气贯穿件。
5.但是，维修更换吸收球落球驱动机构和/或传动杆时，需要先将电气贯穿件与吸收球落球驱动机构之间的电连接器和/或电连接线拆分，再拆除承压壳，最后才能拆卸吸收球落球驱动机构和/或传动杆。因此，需要在堆顶带有放射性区域维修更换吸收球落球驱动机构和传动杆时的操作步骤多，所需的作业时间长，操作人员在堆顶带有放射性区域不能长时间作业，不便于吸收球落球驱动机构和传动杆维修更换。


技术实现要素：

6.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
7.相关技术中，吸收球落球驱动机构和传动杆维修更换时，存在在放射性区域操作时间长，不便于维修更换的问题。
8.为此，本发明的实施例提出一种高温气冷堆吸收球落球装置，该高温气冷堆吸收球落球装置具有维修拆装方便的优点。
9.本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置包括：承压壳，所述承压壳可拆卸地设在反应堆压力容器的顶盖上；驱动机构，所述驱动机构包括致动件和输出件，所述致动件设在所述承压壳上；贮球罐，所述贮球罐设在反应堆压力容器的所述顶盖上，所述贮球罐的底部设有落球口；传动杆，所述传动杆包括第一端和第二端，所述第一端与所述输出件相连，以便所述驱动机构驱动所述传动杆在第一位置和第二位置之间移动，所述传动杆位于第一位置时，所述第二端用于封堵所述落球口，所述传动杆位于第二位置时，所述第二端用于打开所述落球口。
10.在一些实施例中，所述顶盖具有支承面，所述承压壳可拆卸地设在所述支承面上，所述贮球罐设在所述支承面上。
11.在一些实施例中，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括加长段，所述加长段设在所述顶盖上，所述承压壳设在所述加长段上，所述传动杆贯穿所述加长段。
12.在一些实施例中，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括支承管，所
述支承管包括第三端和第四端，所述第三端设在所述支承面上，所述第四端与所述贮球罐相连，所述传动杆的所述第二端穿过所述支承管伸入所述贮球罐内。
13.在一些实施例中，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括连接组件，所述连接组件包括多个连接件，多个所述连接件沿所述传动杆的周向布置，且所述连接件固定在所述支承面上，所述支承管具有环形凹槽，所述连接件的部分伸入所述环形凹槽内，以使所述贮球罐通过所述支承管的所述第三端安装在所述支承面上。
14.在一些实施例中，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括卡盘，所述卡盘设在所述支承面上，且所述卡盘沿所述传动杆的周向在安装位置和固定位置之间可转动，所述卡盘包括至少一个第一卡接部，所述第一卡接部沿所述传动杆的周向布置，所述支承管的所述第三端具有第二卡接部，所述卡盘位于所述安装位置时，所述第一卡接部和所述第二卡接部之间在所述传动杆的周向上具有间隙，以便所述第一卡接部沿所述传动杆的长度方向移动；所述卡盘位于所述固定位置时，所述第一卡接部与所述第二卡接部相连，以便所述贮球罐通过所述支承管的所述第三端安装在所述支承面上。
15.在一些实施例中，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括支架，所述致动件设在所述支架上，所述承压壳具有支承部，所述支架与所述支承部可拆卸地相连。
16.在一些实施例中，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括阻流件，所述顶盖具有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述顶盖，所述支承管穿过所述第一通孔，所述阻流件设在所述支承管的外周面与所述第一通孔的壁面之间，或者，所述阻流件套设在所述支承管上，所述阻流件设在所述支承面上，以便阻隔所述压力容器的内腔和所述承压壳的内腔。
17.在一些实施例中，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括支承件，所述支承件用于在所述贮球罐的径向上支承所述贮球罐。
18.在一些实施例中，所述贮球罐包括装料区域，所述装料区域的横截面积自上而下至少有一处由小变大。
附图说明
19.图1是本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置实施例1的结构示意图。
20.图2是图1中所示a的放大示意图。
21.图3是本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置实施例1的贮球罐的示意图。
22.图4是本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置实施例1的卡盘的示意图。
23.图5是本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置实施例2的示意图。
24.图6是本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置实施例3的贮球罐的部分结构示意图。
25.附图标记：
26.承压壳1；支承部11；
27.顶盖2；第一通孔21；支承面22；
28.驱动机构3，致动件31；输出件32；支架33；
29.贮球罐4；落球口41；支承管42；环形凹槽421；第三端422；第四端423；装料区域43；第一段431；第二段432；第三段433；
30.传动杆5；第一端51；第二端52；落球孔521；
31.加长段6；第二通孔61；
32.连接组件71；连接件711；卡接端7111；固定端7112；卡盘72；第一卡接部721；第一间隙722；
33.阻流件8；
34.导向件9；导向部91；
35.电气贯穿件100。
具体实施方式
36.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.实施例1：
38.如图1-图4所示，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置包括：承压壳1、顶盖2、驱动机构3、贮球罐4和传动杆5。
39.承压壳1可拆卸地设在反应堆压力容器的顶盖2上，驱动机构3包括致动件31和输出件32，致动件31设在承压壳1上，贮球罐4设在反应堆压力容器的顶盖2上，贮球罐4的底部设有落球口41，传动杆5包括第一端51和第二端52，第一端51与输出件32相连，以便驱动机构3驱动传动杆5在第一位置和第二位置之间移动，传动杆5位于第一位置时，第二端52用于封堵落球口41，传动杆5位于第二位置时，第二端52用于打开落球口41。
40.具体地，承压壳1可以通过螺栓可拆卸地与反应堆压力容器的顶盖2相连，顶盖2具有第一通孔21，第一通孔21的轴线与上下方向平行，第一通孔21贯穿顶盖2，以便传动杆5可以贯穿第一通孔21。
41.也就是说，承压壳1和贮球罐4均设在反应堆压力容器的顶盖2上，方便安装，减少承压壳1和贮球罐4中间的尺寸传递，提高本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置的安装精度。
42.可以理解的是，承压壳1和贮球罐4可以设在反应堆压力容器的顶盖2的不同位置，例如，承压壳1设在反应堆压力容器的顶盖2的上端面，贮球罐4设在反应堆压力容器的顶盖2下端面。
43.驱动机构3设在承压壳1上，传动杆5与驱动机构3的输出件32相连，因此，上移承压壳1，承压壳1可以带动驱动机构31和传动杆5移动至贮球罐4的外部。
44.需要说明的是，如图1所示，传动杆5的上端为第一端51，传动杆5的下端为第二端52，传动杆5的上端与驱动机构31的输出件32通过螺栓可拆卸地相连，传动杆5的下端置于落球口41内，传动杆5轴线的延伸方向与上下方向平行，当然，在不影响使用的前提下，传动杆5的轴线延伸方向与上下方向也可以有微小的夹角。其中，致动件31可以为电机，输出件32包括联轴器、滚珠丝杠副和导轨杆，滚珠丝杠副包括丝杠和丝杠螺母，导轨杆的下端与传动杆5的上端可以通过螺栓可拆卸地相连，电机的输出轴通过联轴器连接丝杠，丝杠螺母与丝杠配合且可以相对丝杠转动，导轨杆与螺母固定连接，则滚珠丝杠副可以将电机输出轴的旋转运动转化为丝杠螺母的上下移动，从而使传动杆5沿上下方向移动，进而实现落球口41的打开和关闭。
45.当然，致动件31还可以为电磁驱动机构、液压缸、气缸等。可以理解的是，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还可以采用其它形式与贮球罐4底部的落球口41形成配合，以控制落球口41的打开和关闭。输出件32也可以为其它结构，即能够将电机输出轴的旋转运动通过输出件32转化为上下移动的机构即可。传动杆5还可以采用集成设置具有注料和/或料位测量的一体化料位计探头。
46.如图1所示，第二端52具有落球孔521，落球孔521开设在第二端52的侧壁上，且落球孔521贯穿传动杆5的下端面，从而使落球孔521与落球口41连通。换言之，传动杆5的第二端52为空心管，第二端52的侧壁设有落球孔521，落球孔521通过第二端52的空腔与落球口41连通。
47.可以理解的是，需要落球时，通过驱动机构3驱动传动杆5移动，使传动杆5的第二端52向上移动一定距离，使落球孔521伸出落球口41，且第二端52的下端置于落球口41内，使置于贮球罐内的吸收球可以通过落球孔521落入落球口41。
48.当然，在一些可选的实施例中，第二端52也可以为实心结构，需要落球时，传动杆5向上移动，且第二端52脱离落球口41，即第二端52与落球口41之间的距离大于吸收球的尺寸，使置于贮球罐内的吸收球可以通过落球孔521落入落球口41。
49.如图1和图2所示，顶盖2具有支承面22，承压壳1可以通过螺栓可拆卸地设在支承面22上，贮球罐4设在支承面22上。
50.可以理解的是，承压壳1和贮球罐4均固定于反应堆压力容器顶盖2提供的支承面22，即，承压壳1和贮球罐4均以支承面22作为定位基准，减少承压壳1和贮球罐4中间的尺寸传递，进一步提高本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置的安装精度，并且承压壳1和贮球罐4保证了单个安装面的结构特征，使得本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置对安装面热膨胀位移的适应性好。
51.本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括加长段6，加长段6设在顶盖2上，承压壳1设在加长段6上，传动杆5贯穿加长段6。
52.如图1和图2所示，加长段6的长度方向与上下方向平行，在不影响使用的前提下，加长段6的长度方向与上下方向也可以有微小的夹角，加长段6的下端可以通过螺栓等可拆卸地与顶盖2相连，加长段6的上端与承压壳1也可以通过螺栓等可拆卸地相连，加长段6具有第二通孔61，第二通孔61贯穿加长段6，传动杆5可以贯穿第二通孔61，以使传动杆5的第二端52穿过第二通孔61，使传动杆5的第二端52与落球口41配合，进而实现落球口41的打开和关闭。
53.可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际应用场景，改变加长段6的长度，以增加承压壳1上的电气部件与顶盖2之间的距离，从而降低承压壳1内的温度，有利于承压壳1内电气部件的运行。
54.需要说明的是，还可以改变致动件31在承压壳1上的设置位置，起到替代加长段6，以增加承压壳1上的电气部件与顶盖2之间的距离，也可实现用于降低承压壳1内的温度，有利于承压壳1内电气部件的运行。
55.如图1所示，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括支架33，致动件31设在支架33上，承压壳1具有支承部11，支架33与支承部11可拆卸地相连。
56.如图1所示，致动件31通过螺栓可拆卸地设在支架33上，承压壳1的内壁形成支承
部11，支架33与支承部11可以通过螺栓可拆卸地相连。
57.可以理解的是，通过改变支架33的长度或者改变支架33的设置位置，可以将致动件31远离顶盖2，避免因承压壳1内的温度过高，而影响驱动机构31的运行，进而为驱动机构31提供较好的工作环境。
58.可选地，致动件31可以直接设在支承部11上，也就是说，致动件31与承压壳1可以整体安装和拆卸。
59.拆卸时，上移承压壳1，即可通过承压壳1带动驱动机构3和传动杆5移动至贮球罐4外部，从而使传动杆5跟随驱动机构3整体拆卸至贮球罐4外，便于检修。由此，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置可以大幅减少驱动机构3和传动杆5维修更换时在放射性区域的操作时间，减少维修人员接受辐照的总剂量，提高维修更换的便捷性。
60.需要说明的是，如图1所示，承压壳1上还设有电气贯穿件100，电气贯穿件100通过螺栓可拆卸地与承压壳1的上端相连，且电气贯穿件100与承压壳1密封相连。
61.也就是说，驱动机构3、承压壳1以及电气贯穿件100可在设备制造厂整体组装、试验和出厂运输，具有可整体拆装特性，并且在工程项目现场便于快捷安装，经济性好。
62.当然，承压壳1还可以通过其它结构进行密封连接，例如，承压壳1的上端与驱动机构3的致动件31密封相连，也就是说，致动件31与承压壳1的上端密封相连，即，致动件31的外壳用于密封承压壳，驱动机构3的输出件32置于承压壳1内，从而使驱动机构3可以通过输出件32带动传动杆5上下移动，进而实现落球口41的打开和关闭。
63.本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括支承管42，支承管42包括第三端422和第四端423，第三端422设在支承面22上，第四端423与贮球罐4相连，传动杆5的第二端52穿过支承管42伸入贮球罐4内。
64.如图1和图3所示，支承管42的上端为第三端422，支承管42的下端为第四端423，支承管42的第三端422可以穿过顶盖2的第一通孔21，且支承管42可以通过第三端422可拆卸地安装在顶盖2的支承面22上。
65.本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括连接组件71，连接组件71包括多个连接件711，多个连接件711沿传动杆5的周向布置，且连接件711固定在支承面22上，支承管42具有环形凹槽421，连接件711的部分伸入环形凹槽421内，以使贮球罐4通过支承管42的环形凹槽421安装在支承面22上。
66.可以理解的是，连接件711具有卡接端7111和固定端7112，卡接端7111为连接件711邻近传动杆5的一端，即，连接件711在其径向方向上邻近传动杆5的一端为卡接端7111。卡接端7111可以与支承管42的环形凹槽421配合，并通过螺栓使连接组件71与支承管42相连。固定端7112为连接件711远离传动杆5的一端，即，连接件711在其径向方向上远离传动杆5的一端为固定端7112，固定端7112可以通过螺栓与顶盖2相连，以使支承管42的第三端422通过连接组件71安装在顶盖2的支承面22上，也就是说，贮球罐4通过连接组件71安装在支承面22上。
67.可选地，连接组件71为法兰盘，法兰盘沿周向分为多个部分，一个部分形成一个连接件711，即，多个连接件711组成了法兰盘。其中，法兰盘每个部分的内侧形成卡接端7111，法兰盘每个部分的外侧形成固定端7112。
68.安装贮球罐4时，将支承管42的第三端422穿过顶盖2的第一通孔21，且使支承管42
的环形凹槽421置于支承面22上方，将连接件711的卡接端7111置于环形凹槽421内，通过螺栓将连接件711的卡接端7111与支承管42的第三端422相连，再使用螺栓将连接件711的固定端7112与顶盖2相连，即实现了将贮球罐4安装在支承面22上。
69.当然，贮球罐4还可以通过其它方式安装在支承面22上。如图1和图4所示，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括卡盘72，卡盘72设在支承面22上，且卡盘72沿传动杆5的周向在安装位置和固定位置之间可转动。卡盘72包括至少一个第一卡接部721，第一卡接部721沿传动杆5的周向布置，支承管42的第三端422具有第二卡接部。也就是说，第一卡接部721为一个或多个，对应地，第二卡接部为一个或多个。
70.卡盘72位于安装位置时，第一卡接部721和第二卡接部之间在传动杆5的周向上具有间隙，以便第一卡接部沿传动杆5的长度方向移动；卡盘72位于固定位置时，第一卡接部721与第二卡接部相连，以便贮球罐4通过支承管42的第三端422安装在支承面22上。
71.可选地，第一卡接部721为多个，多个第一卡接部721沿传动杆5的周向布置，相邻两个第一卡接部721之间形成第一间隙722。第二卡接部有多个，多个第二卡接部沿传动杆5的周向布置，相邻两个第二卡接部之间形成第二间隙。
72.卡盘72在安装位置时，多个第二卡接部与第一间隙722一一对应，且多个第一卡接部721与第二间隙一一对应，以便卡盘72上移时，第二卡接部可以贯穿第一间隙722，第一卡接部721贯穿第二间隙。
73.需要说明的是，由于贮球罐4较大，不易移动，因此在安装时，可以通过移动卡盘72，使第一卡接部721贯穿第二间隙，同时，使第二卡接部贯穿第一间隙722。
74.当第二卡接部穿过第一间隙722后，转动卡盘72，使多个第一卡接部721与多个第二卡接部一一对应，此时，卡盘72位于固定位置，再使用螺栓将卡盘72固定在支承面22上，并通过螺栓将第一卡接部721和第二卡接部连接，即实现了将贮球罐4通过支承管42的第三端422安装在支承面22上。
75.本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括阻流件8，阻流件8设在支承管42的外周面与第一通孔21的壁面之间，或者，阻流件8套设在支承管42上，阻流件8设在支承面22上，以便阻隔压力容器的内腔和承压壳1的内腔。
76.可以理解的是，阻流件8设在支承管42的外周面与第一通孔21的壁面之间，以限制顶盖2下方与承压壳1内部的连通区域之间的气流流动，从而降低承压壳1内部的环境温度。
77.当然，阻流件8也可以设在支承面22上，且阻流件8套设在支承管42上。也就是说，其它部件安装在支承面22上时，该部件与支承面22之间可以通过阻流件8密封配合，进一步限制顶盖2下方与承压壳1内部的连通区域之间的气流流动。
78.如图1所示，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括一个导向件9和多个导向部91，导向件9呈圆环状，以使传动杆5可以穿过导向件9，多个导向部91沿传动杆5的长度方向依次设置，从而为传动杆5提供导向作用。
79.可以理解的是，如图1所示，导向件9的内周面形成导向部91，支承管42的第三端422的内壁可以形成导向部91，落球口41的内壁也可以形成导向部91。
80.本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置还包括支承件(图中未示出)，支承件用于在贮球罐4的径向上支承贮球罐4。
81.可以理解的是，本领域技术人员可以通过实际应用场景的不同，在贮球罐4的不同
位置设置支承件，例如，支承件设在在贮球罐的中部或下部。支承件可以有多个，以使支承件在贮球罐4的径向上支承贮球罐4，进而提高本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置整体的抗震能力。
82.实施例2：
83.如图5所示，和实施例1相同之处本实施例2中不再赘述，本实施例2和实施例1不用之处在于，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置的加长段6可以与顶盖2一体成型，或者，加长段6与顶盖2通过焊接相连。
84.也就是说，本实施例中的加长段6的上端面形成实施例1中的支承面，本实施例中的加长段6的第二通孔包括了实施例1中的第一通孔。
85.实施例3：
86.如图6所示，和实施例2相同之处本实施例3中不再赘述，本实施例3和实施例2不用之处在于，贮球罐4包括装料区域43，装料区域43的横截面积自上而下至少有一处由小变大。
87.如图6所示，装料区域43包括第一段431、第二段432和第三段433，第一段431位于第二段432的上方，第二段432位于第三段433的上方，第二段432连通第一段431和第三段433，第一段431的横截面积小于第三段433的横截面积，第二段432的内壁呈锥形，第二段432的锥形面与水平面之间的夹角大于20度，优选地，第二段的半顶角为30度、45度或60度。
88.可以理解的是，贮球罐内还设有多个预设料位，以便检测贮球罐内吸收球的料位，从而可以计算出贮球罐内吸收球的装载量，进一步反推堆芯活性区侧反射层孔道内的吸收球装载量。由于，第一段431的最大横截面积小于第三段433的最大横截面积，则第一段431内吸收球高度变化的灵敏度高于第三段433内吸收球高度变化的灵敏度。
89.此外，吸收球在贮球罐堆积的休止角约为23度，当第二段432的锥形面与水平面之间的夹角为45度，由于第二段432的锥形面与水平面之间的夹角大于休止角，因此，随着吸收球在贮球罐内堆积料面的上升，吸收球可以将第三段433和第二段432堆满。而第三段433和第二段432的总体积容易确定，则用第三段433和第二段432的总体积表示吸收球的装载容积也是便于确定的。
90.由此，本发明实施例的高温气冷堆吸收球落球装置的贮球罐的预设料位测量的灵敏度提高，且贮球罐内吸收球的装载量测量更准确，进而可使堆芯活性区侧反射层孔道料位高度的测量更准确。
91.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。
92.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
93.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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。
94.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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
95.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
96.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。