一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统的制作方法

本发明属于核电站的反应堆冷却，尤其涉及一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统。

背景技术：

1、使用液态金属冷却剂的快中子核反应堆是一种新型的反应堆，其在永续性、安全性、可靠性、经济性、抑制核扩散与物理防护上有大量的改善。主要堆型有：钠冷快堆(sfr)、铅基合金冷却堆(lfr)、熔盐堆(msr)等。

2、传统的核电站核岛系统在更换燃料棒和控制棒需要将燃料棒和控制棒一一从反应釜内进行更换，这种更换方式无疑使得更换效率低下，为解决上述问题，现提供一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，能够将预先将燃料棒和控制棒按照所需的方式进行摆放，然后一次性更换所有的燃料棒和控制棒，提高更换效率。

3、需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，当需要更换燃料棒和控制棒时，预先将待使用的燃料棒和控制棒插入相应的插孔内，通过第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆将待换掉的燃料棒和控制棒从反应釜内取出，并将其插在空闲的插孔内，通过启动第三电动伸缩杆控制插杆插入相应的限位孔内，使得凸块与限位孔脱离，通过收缩第二电动伸缩杆控制连接杆从待换掉的燃料棒或控制棒上拔出，通过启动第三电动伸缩杆控制插杆与相应的限位孔内脱离，通过第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆配合控制连接杆连接在待使用的燃料棒或控制棒上，从而提高更换燃料棒和控制棒的效率。

2、为实现上述目的，本发明提出了一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，核电站核岛系统包括反应釜，反应釜内固定有水平的隔板，隔板的上方安装有若干竖直的燃料棒和若干竖直的控制棒，反应釜的顶盖上开设有贯穿孔，反应釜的上方设有用于覆盖贯穿孔的盖板，盖板的下方固定有阵列分布的连接杆，燃料棒与控制棒安装在对应的连接杆下端。

3、所述反应釜的一侧固定有l型支架，另一侧固定有水平支架，l型支架上固定有水平的第一电动伸缩杆，第一电动伸缩杆的输出轴上固定有竖直的第二电动伸缩杆，第二电动伸缩杆的输出轴固定在盖板的上方，水平支架上开设有阵列分布的插孔，插孔用于放置燃料棒或控制棒。

4、进一步的，所述隔板将反应釜分隔为第一冷却剂覆没区和冷却空间，冷却空间位于第一冷却剂覆没区的下方，第一冷却剂覆没区内填充有冷却剂，冷却剂可以为液态金属，冷却空间内安装有若干冷却风扇，冷却剂上方为气体空间，气体空间内填充有惰性气体。

5、进一步的，所述燃料棒与控制棒交错分布，第一冷却剂覆没区内安装有盘管，燃料棒与控制棒均套装在盘管内。

6、进一步的，所述核电站核岛系统还包括储存罐和热交换器，反应釜上的第一冷却剂覆没区与储存罐之间连通设有循环进口管道，循环进口管道上设有第一驱动泵，反应釜上的第一冷却剂覆没区与热交换器之间连通设有出口循环管道，出口循环管道上设有第一温度传感器，第一驱动泵靠近第一冷却剂覆没区的循环进口管道上安装有第一阀门。

7、进一步的，所述储存罐的管壁安装有加热器，储存罐的内部固定有水平的温差发电片，反应釜上还设有导管，导管一端位于第一冷却剂覆没区内靠近底部位置，另一端位于储存罐内的温差发电片下方。

8、所述导管上设有第二驱动泵和第二阀门，热交换器的底部与储存罐之间连通设有用于回收液态金属冷却剂的紧急回收管道，紧急回收管道连接储存罐的一端位于温差发电片的上方，紧急回收管道上安装有第四阀门，第一驱动泵靠近热交换器的循环进口管道上安装有第一电动阀，热交换器内设置有用于传输蒸汽的圆管的一端连接有蒸汽进口，另一端连接有蒸汽出口。

9、进一步的，所述核电站核岛系统还包括融熔炉和稳压罐体，稳压罐体的上方安装有稳压盖，融熔炉和稳压盖均位于储存罐的外围，稳压罐体嵌入储存罐内，稳压罐体的底部与出口循环管道连通，融熔炉的底部与稳压罐体之间连接有第一管道，第一管道上安装有第五阀门。

10、进一步的，所述反应釜上的第一冷却剂覆没区与热交换器之间还连通设有第二管道，第二管道上安装有驱动主泵，驱动主泵靠近第一冷却剂覆没区位置的第二管道上设置有真空气体阀，靠近热交换器位置的第二管道上设置有第二电动阀，稳压盖上设置有减压阀。

11、进一步的，所述反应釜上的第一冷却剂覆没区与稳压罐体之间连通设有出口管道，出口管道上设有第二温度传感器，热交换器与稳压罐体之间连通设有进口管道，核电站核岛系统还包括用于轰击的燃料棒的中子束加速器，热交换器的内部空间为第二冷却剂覆没区。

12、进一步的，所述燃料棒和控制棒的上方均固定有限位片，限位片上开设有安装槽，安装槽的一侧开设有与外界连通的限位孔。

13、所述连接杆的侧壁上靠近其下端位置开设有滑动槽，滑动槽内滑动设有凸块，凸块与滑动槽之间固定连接有弹簧，在弹簧的自然状态下，凸块上的凸头位于外界，当燃料棒或控制棒与连接杆连接时，凸块卡入对应的限位孔内。

14、进一步的，所述水平支架的下方设有阵列分布的套环,如图、所有的套环连接成一个整体，套环与限位孔一一对应，套环的内壁固定有水平的插杆，水平支架的下方固定有竖直板，竖直板上固定有与插杆平行的第三电动伸缩杆，第三电动伸缩杆的输出轴固定在其中的一个套环上。

15、通过本发明提出的一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统能够带来如下有益效果：

16、1、本发明核电站核岛系统当需要更换燃料棒和控制棒时，预先将待使用的燃料棒和控制棒插入相应的插孔内，通过第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆将待换掉的燃料棒和控制棒从反应釜内取出，并将其插在空闲的插孔内，通过启动第三电动伸缩杆控制插杆插入相应的限位孔内，使得凸块与限位孔脱离，通过收缩第二电动伸缩杆控制连接杆从待换掉的燃料棒或控制棒上拔出，通过启动第三电动伸缩杆控制插杆与相应的限位孔内脱离，通过第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆配合控制连接杆连接在待使用的燃料棒或控制棒上，从而提高更换燃料棒和控制棒的效率。

技术特征：

1.一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，核电站核岛系统包括反应釜(3)，其特征在于，反应釜(3)内固定有水平的隔板，隔板的上方安装有若干竖直的燃料棒(4)和若干竖直的控制棒(5)，反应釜(3)的顶盖上开设有贯穿孔，反应釜(3)的上方设有用于覆盖贯穿孔的盖板(1)，盖板(1)的下方固定有阵列分布的连接杆(39)，燃料棒(4)与控制棒(5)安装在对应的连接杆(39)下端；

2.根据权利要求1所述的一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，其特征在于，所述隔板将反应釜(3)分隔为第一冷却剂覆没区(7)和冷却空间，冷却空间位于第一冷却剂覆没区(7)的下方，第一冷却剂覆没区(7)内填充有冷却剂，冷却剂可以为液态金属，冷却空间内安装有若干冷却风扇(8)，冷却剂上方为气体空间(2)，气体空间(2)内填充有惰性气体。

3.根据权利要求3所述的一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，其特征在于，所述燃料棒(4)与控制棒(5)交错分布，第一冷却剂覆没区(7)内安装有盘管(6)，燃料棒(4)与控制棒(5)均套装在盘管(6)内。

4.根据权利要求4所述的一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，其特征在于，所述核电站核岛系统还包括储存罐(15)和热交换器(22)，反应釜(3)上的第一冷却剂覆没区(7)与储存罐(15)之间连通设有循环进口管道(10)，循环进口管道(10)上设有第一驱动泵(16)，反应釜(3)上的第一冷却剂覆没区(7)与热交换器(22)之间连通设有出口循环管道(11)，出口循环管道(11)上设有第一温度传感器(12)，第一驱动泵(16)靠近第一冷却剂覆没区(7)的循环进口管道(10)上安装有第一阀门(9)。

5.根据权利要求5所述的一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，其特征在于，所述储存罐(15)的管壁安装有加热器(17)，储存罐(15)的内部固定有水平的温差发电片(18)，反应釜(3)上还设有导管，导管一端位于第一冷却剂覆没区(7)内靠近底部位置，另一端位于储存罐(15)内的温差发电片(18)下方；

6.根据权利要求5所述的一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，其特征在于，所述核电站核岛系统还包括融熔炉(27)和稳压罐体(34)，稳压罐体(34)的上方安装有稳压盖(33)，融熔炉(27)和稳压盖(33)均位于储存罐(15)的外围，稳压罐体(34)嵌入储存罐(15)内，稳压罐体(34)的底部与出口循环管道(11)连通，融熔炉(27)的底部与稳压罐体(34)之间连接有第一管道，第一管道上安装有第五阀门。

7.根据权利要求6所述的一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，其特征在于，所述反应釜(3)上的第一冷却剂覆没区(7)与热交换器(22)之间还连通设有第二管道(28)，第二管道(28)上安装有驱动主泵(31)，驱动主泵(31)靠近第一冷却剂覆没区(7)位置的第二管道(28)上设置有真空气体阀(32)，靠近热交换器(22)位置的第二管道(28)上设置有第二电动阀(30)，稳压盖(33)上设置有减压阀(29)。

8.根据权利要求7所述的一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，其特征在于，所述反应釜(3)上的第一冷却剂覆没区(7)与稳压罐体(34)之间连通设有出口管道(35)，出口管道(35)上设有第二温度传感器(36)，热交换器(22)与稳压罐体(34)之间连通设有进口管道(图中未标出)，核电站核岛系统还包括用于轰击的燃料棒(4)的中子束加速器(37)，热交换器(22)的内部空间为第二冷却剂覆没区(38)。

9.根据权利要求8所述的一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，其特征在于，所述燃料棒(4)和控制棒(5)的上方均固定有限位片(48)，限位片(48)上开设有安装槽(49)，安装槽(49)的一侧开设有与外界连通的限位孔(50)；

10.根据权利要求9所述的一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，其特征在于，所述水平支架(43)的下方设有阵列分布的套环(47),如图(6)、所有的套环(47)连接成一个整体，套环(47)与限位孔(50)一一对应，套环(47)的内壁固定有水平的插杆，水平支架(43)的下方固定有竖直板(45)，竖直板(45)上固定有与插杆平行的第三电动伸缩杆(46)，第三电动伸缩杆(46)的输出轴固定在其中的一个套环(47)上。

技术总结
本发明公开了一种使用液态金属冷却剂的核电站核岛系统，包括反应釜，反应釜内固定有水平的隔板，隔板的上方安装有若干竖直的燃料棒和若干竖直的控制棒，反应釜的顶盖上开设有贯穿孔，反应釜的上方设有用于覆盖贯穿孔的盖板，盖板的下方固定有阵列分布的连接杆，燃料棒与控制棒安装在对应的连接杆下端。本发明核电站核岛系统通过预先将待使用的燃料棒和控制棒插入相应的插孔内，通过将待换掉的燃料棒和控制棒从反应釜内取出，并将其插在空闲的插孔内，通过控制插杆插入相应的限位孔内，通过控制连接杆从待换掉的燃料棒或控制棒上拔出，然后控制插杆与相应的限位孔内脱离，最后控制连接杆连接在相应的燃料棒或控制棒上，提高更换效率。

技术研发人员：董存龙
受保护的技术使用者：安徽新核能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17