核反應(yīng)堆系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及核工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種核反應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，鉛冷卻核反應(yīng)堆對(duì)燃料的利用率較高，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，已經(jīng)成為了新一代核反應(yīng)堆的代表。

現(xiàn)有的鉛冷卻核反應(yīng)堆，主要包括堆芯系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)用于和堆芯系統(tǒng)換熱，并將熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)中，一回路冷卻劑和二回路冷卻劑換熱，使得二回路冷卻劑二回路變成蒸汽，從而使得蒸汽發(fā)生系統(tǒng)利用熱量產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，以產(chǎn)生電能。

目前的鉛冷卻核反應(yīng)堆的主要問(wèn)題包括：第一，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，占用空間較大。第二，冷卻劑在循環(huán)過(guò)程中，容易夾帶有害蒸汽。第三，熱能利用率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，能夠降低有害蒸汽夾帶量的核反應(yīng)系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種反應(yīng)堆容器，所述反應(yīng)堆容器底部設(shè)有堆芯；

反應(yīng)堆容器外側(cè)套設(shè)有分隔容器，分隔容器與反應(yīng)堆容器之間的間隔形成供一回路冷卻劑流通的環(huán)形室；分隔容器與反應(yīng)堆容器的底部連通；

環(huán)形室的外側(cè)設(shè)置有一回路冷卻劑容器，一回路冷卻劑容器中安裝循環(huán)泵，循環(huán)泵的輸出口通過(guò)管道與環(huán)形室的上部連通；

反應(yīng)堆容器的中部開(kāi)設(shè)有導(dǎo)流口，導(dǎo)流口通過(guò)管道連接蒸汽發(fā)生器中上部入口；

所述蒸汽發(fā)生器上還設(shè)有一回路冷卻劑排口，一回路冷卻劑排口通過(guò)管道與一回路冷卻劑容器連接。

可選地或優(yōu)選地，所述堆芯下方設(shè)置有堆芯支撐機(jī)構(gòu)；所述堆芯支撐機(jī)構(gòu)包括豎直設(shè)置的主支撐架，主支撐架兩側(cè)斜向上傾斜設(shè)置左支撐架和右支撐架，左支撐架和有支撐架的中部開(kāi)設(shè)有供冷卻劑流通的通孔。

可選地或優(yōu)選地，所述導(dǎo)流口的數(shù)量為8個(gè)，并環(huán)繞反應(yīng)堆容器周面均勻設(shè)置；每個(gè)導(dǎo)流口連接一個(gè)蒸汽發(fā)生器。

可選地或優(yōu)選地，所述主容器的頂部設(shè)有混凝土保護(hù)頂蓋，混凝土保護(hù)頂蓋上設(shè)有用于安裝循環(huán)泵和蒸汽發(fā)生器的安裝槽。

可選地或優(yōu)選地，導(dǎo)流口至混凝土保護(hù)頂蓋之間的空間為保護(hù)氣體容納室，保護(hù)氣體容納室通過(guò)排氣管道與外部空間連通。

可選地或優(yōu)選地，保護(hù)氣體容納室的容積為300m³。

可選地或優(yōu)選地，所述反應(yīng)堆容器中堆芯的上方設(shè)有堆內(nèi)存儲(chǔ)室，堆內(nèi)存儲(chǔ)室用于存放用過(guò)的乏燃料以降低其熱功率。

可選地或優(yōu)選地，所述反應(yīng)堆容器中堆芯的上方設(shè)有堆內(nèi)存儲(chǔ)室，堆內(nèi)存儲(chǔ)室用于存放新加入的燃料。

本發(fā)明提供的核反應(yīng)堆系統(tǒng)，包括主容器，主容器內(nèi)設(shè)置有反應(yīng)堆容器，反應(yīng)堆容器的外側(cè)為分隔容器，分隔容器和反應(yīng)堆容器之間形成供一回路冷卻劑流通的環(huán)形室。分隔容器與反應(yīng)堆容器的底部連通；環(huán)形室的外側(cè)設(shè)置有一回路冷卻劑容器，一回路冷卻劑容器中安裝循環(huán)泵，循環(huán)泵的輸出口通過(guò)管道與環(huán)形室的上部連通；反應(yīng)堆容器的中部開(kāi)設(shè)有導(dǎo)流口，導(dǎo)流口通過(guò)管道連接蒸汽發(fā)生器中上部入口；所述蒸汽發(fā)生器上還設(shè)有一回路冷卻劑排口，一回路冷卻劑排口通過(guò)管道與一回路冷卻劑容器連接。采用這種設(shè)計(jì)后，第一冷卻溶劑在冷卻系統(tǒng)的循環(huán)中，會(huì)經(jīng)歷兩次下落過(guò)程，第一次是從一回路冷卻劑容器進(jìn)入環(huán)形室時(shí)，沿著環(huán)形室下落到底部然后進(jìn)入反應(yīng)堆容器與堆芯換熱。第二次下落是從反應(yīng)堆容器上部的導(dǎo)流口進(jìn)入蒸汽發(fā)生器的中上部入口，這樣可以沿著蒸汽發(fā)生器的內(nèi)管下落與逆流而上的二回路冷卻劑換熱以產(chǎn)生蒸汽。經(jīng)歷兩次下落的好處在于，如果冷卻劑中夾帶有害氣體，下落的流道給了這些有害氣體充分地上升時(shí)間，使它們能夠被排出到液面之上，避免進(jìn)入堆芯內(nèi)部。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的核反應(yīng)堆系統(tǒng)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的核反應(yīng)堆系統(tǒng)的俯視半剖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為堆芯支撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：

1-主容器；2-反應(yīng)堆容器；3-分隔容器；4-蒸汽發(fā)生器；5-一回路冷卻劑容器；6-堆芯；7-環(huán)形室；8-循環(huán)泵；9-導(dǎo)流口；10-堆芯支撐機(jī)構(gòu)；11-主支撐架；12-左支撐架；13-右支撐架；14-通孔；15-混凝土保護(hù)頂蓋；16-保護(hù)氣體容納室；17-堆內(nèi)存儲(chǔ)室；18-乏燃料裝載設(shè)備；19-旋轉(zhuǎn)插頭；20-二回路冷卻劑進(jìn)口；21-二回路冷卻劑出口；22-乏燃料輸送管道；23-燃料組件；24-輸出口

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參考圖1-3，本發(fā)明提供的一種核反應(yīng)堆系統(tǒng)，包括主容器1，該主容器1至少用于容納反應(yīng)堆容器2、分隔容器3、蒸汽發(fā)生器4和一回路冷卻劑容器5。

反應(yīng)堆容器2的底部設(shè)置有燃料組件23和堆芯6，為整個(gè)系統(tǒng)的熱源。在反應(yīng)堆容器2的外側(cè)套設(shè)有分隔容器3，分隔容器3與反應(yīng)堆容器2保持間隔以形成環(huán)形室7，分隔容器3的底部(即環(huán)形室7底部)與反應(yīng)堆容器2底部連通。在分隔容器3的外側(cè)還設(shè)置有一回路冷卻劑容器5，其內(nèi)填充有一回路冷卻劑，一回路冷卻劑可以是各種重金屬液，本實(shí)施例中為鉛劑。在一回路冷卻劑容器5內(nèi)設(shè)置有循環(huán)泵8，循環(huán)泵8的輸出口24位于上部，以將一回路冷卻劑自下而上的抽出。輸出口24與環(huán)形室7的上部對(duì)接，這樣，可以將一回路冷卻劑送入環(huán)形室，使得一回路冷卻劑沿著環(huán)形室7下落。

反應(yīng)堆容器2的外側(cè)還設(shè)置有蒸汽發(fā)生器4，蒸汽發(fā)生器4的一回路冷卻劑入口位于側(cè)壁的中上部。在反應(yīng)堆容器2的上部開(kāi)設(shè)有導(dǎo)流口9，并通過(guò)管道或者法蘭與蒸汽發(fā)生器4入口對(duì)接，以將與堆芯換熱后上升的一回路冷卻劑導(dǎo)入到蒸汽發(fā)生器4內(nèi)部，并沿著蒸汽發(fā)生器4的內(nèi)管向下流動(dòng)。蒸汽發(fā)生器4內(nèi)具有二回路冷卻劑(如水)的循環(huán)管道。一回路冷卻劑和二回路冷卻劑在蒸汽發(fā)生器4內(nèi)換熱，二回路冷卻劑蒸發(fā)形成蒸汽輸出到核反應(yīng)堆系統(tǒng)外部，用于驅(qū)動(dòng)蒸汽發(fā)電機(jī)發(fā)電。一回路冷卻劑和二回路冷卻劑在蒸汽發(fā)生器4內(nèi)部是相互逆流運(yùn)動(dòng)的。

堆芯6下方設(shè)置有堆芯支撐機(jī)構(gòu)10，該堆芯支撐機(jī)構(gòu)10包括豎直設(shè)置的主支撐架11，主支撐架11兩側(cè)斜向上傾斜設(shè)置左支撐架12和右支撐架13，左支撐架12和右支撐架13的中部開(kāi)設(shè)有供冷卻劑流通的通孔14。這些通孔14可以供一回路冷卻劑通過(guò)，在反應(yīng)堆容器2底部形成回旋冷流，冷流在上升過(guò)程中以回旋地狀態(tài)與堆芯6接觸，使得換熱效率更高。

導(dǎo)流口9的數(shù)量為8個(gè)，并環(huán)繞反應(yīng)堆容器2周面均勻設(shè)置，每個(gè)導(dǎo)流口9都連接一個(gè)蒸汽發(fā)生器4。這種排布方式充分利用了主容器1內(nèi)的空間，提高了蒸汽生產(chǎn)量，從而提高了發(fā)電量。

主容器1的頂部設(shè)有混凝土保護(hù)頂蓋15，混凝土保護(hù)頂蓋15上設(shè)有用于安裝循環(huán)泵8和蒸汽發(fā)生器4的安裝槽，循環(huán)泵8的外殼從混凝土保護(hù)頂蓋15上伸出，蒸汽發(fā)生器4的二回路冷卻劑進(jìn)口20和二回路冷卻劑出口21也都從混凝土保護(hù)頂蓋15上伸出?；炷帘Ｗo(hù)頂蓋15的作用是形成輻射屏蔽層，防止反應(yīng)堆容器2核泄漏以及蒸汽發(fā)生器4和一回路冷卻劑溶劑發(fā)生泄漏，為核反應(yīng)堆系統(tǒng)提供全面的保護(hù)。

從導(dǎo)流口9處起至混凝土保護(hù)頂蓋15之間的空間為保護(hù)氣體容納室16，保護(hù)氣體容納室16通過(guò)排氣管道與外部空間連通(圖中未示出)。當(dāng)蒸汽發(fā)生器4或反應(yīng)堆容器2發(fā)生故障時(shí)，可以通過(guò)保護(hù)氣體容納室16向外排氣釋放壓力，防止內(nèi)壓過(guò)大造成更大的內(nèi)殼破裂。經(jīng)過(guò)發(fā)明人的工程試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，保護(hù)氣體容納室16的容積為300m³最為合適。

反應(yīng)堆容器2中堆芯6的上方設(shè)有堆內(nèi)存儲(chǔ)室17，堆內(nèi)存儲(chǔ)室17用于存放用過(guò)的乏燃料以降低其熱功率。該堆內(nèi)存儲(chǔ)室17還可以用于存放新加入的乏燃料。這樣對(duì)反應(yīng)堆容器2內(nèi)部空間的利用率更高，結(jié)構(gòu)更加緊湊。該堆內(nèi)存儲(chǔ)室17的主體可以由40個(gè)環(huán)形排布的圓筒構(gòu)成，在每個(gè)圓筒中都貯存燃料。

此外，在混凝土保護(hù)頂蓋15上方還可以安裝燃料裝載設(shè)備18。

導(dǎo)流口9的上方還可以設(shè)置旋轉(zhuǎn)插頭19，一方面用于分隔出保護(hù)氣體容納室16，另一方面用于安裝燃料輸送管道22。

以一回路冷卻劑為鉛劑，二回路冷卻劑為水為例，本發(fā)明的反應(yīng)堆系統(tǒng)工作方式如下：?jiǎn)?dòng)循環(huán)泵8，鉛劑被抽送到一回路冷卻劑容器5液面以上2m左右，然后從循環(huán)泵8的輸出口的管道輸送到環(huán)形室7，鉛劑沿著環(huán)形室7不斷下降至底部，進(jìn)入內(nèi)層的反應(yīng)堆容器2，與堆芯6換熱后繼續(xù)上升至導(dǎo)流口9處，流入蒸汽發(fā)生器4的內(nèi)管，在內(nèi)管中繼續(xù)下落，與內(nèi)管的循環(huán)管路中的水換熱以生成大量蒸汽用于發(fā)電。然后再次流入一回路冷卻劑容器5進(jìn)入新的循環(huán)過(guò)程。在一個(gè)循環(huán)過(guò)程中，鉛劑至少經(jīng)歷兩次下落過(guò)程，如果冷卻劑中夾帶有害氣體，下落的流道給了這些有害氣體充分地上升時(shí)間，使它們能夠被排出到液面之上，避免進(jìn)入堆芯6內(nèi)部。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的核反應(yīng)堆系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。