[发明专利]垂直压力管式超临界水堆

说明书

技术领域

本发明涉及反应堆技术领域，尤其涉及一种垂直压力管式超临界水堆。

背景技术

超临界水堆是最具发展前景的第四代核能系统之一，但目前的超临界水堆的设计仍存在非常突出的问题，压力容器式一般都采用盒式燃料组件，事故工况下安全性较差，此外在一些反应堆中水平放置的压力管和慢化剂直接接触，增加了冷却剂的热量向慢化剂的传递，除了上述缺陷外超临界水堆设计的堆芯冷却剂流动方式一般采用的是单流程，这使得轴向冷却剂密度变化达到七倍以上，导致轴向功率分布不均，不利功率展平。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种可减少冷却剂的热量向慢化剂传递、事故工况下可快速将堆芯热量导出的垂直压力管式超临界水堆。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明包括压力管，腔室，所述腔室的侧壁上设有与所述腔室联通的给水管，与所述给水管隔绝、并且一端向所述腔室内侧延伸设置的蒸汽管，在所述蒸汽管延伸至所述腔室内的一端设置的蒸汽收集装置，浸没所述压力管的慢化剂，以及在所述压力管被所述慢化剂浸没部分的外侧与所述慢化剂之间设置的可移除的隔热层；

所述压力管包括下端密封、上端开放的管体和安装于管体内的燃料组件，所述燃料组件设有蒸汽通道；所述蒸汽通道与所述蒸汽收集装置联通；所述管体的开放端与所述腔室联通。

进一步，所述压力管为直管，该压力管竖直设置于所述慢化剂中。

进一步，所述燃料组件包括包壳、呈三角形分区设置在所述包壳中的燃料棒、以及设置在燃料棒间的控制棒。

进一步，在所述燃料棒之间形成所述蒸汽通道；

所述包壳与所述管体之间形成第一冷却剂通道；所述第一冷却剂通道与所述蒸汽通道在所述管体的底部联通。

进一步，所述燃料棒之间设置有用于安装所述控制棒的导向管，所述导向管从所述压力管的下部开始不间断地直到穿过所述蒸汽收集装置与所述腔室联通；

所述导向管内壁与所述控制棒外壁之间形成第二冷却剂通道。

进一步，所述导向管位于燃料组件的中心位置处，并且所述控制棒插在所述导向管中。

进一步，所述燃料组件的外壁面为双层薄板夹持蜂窝状结构的外壁面；所述每一燃料组件包括54根燃料棒，并且所述导向管占据7根所述燃料棒的面积。

进一步，所述隔热层为气体隔热层。

进一步，所述隔热层上设置有用于排出或充入气体的第一阀门，在所述隔热层的底部和/或侧面设有防止辐射加热所述慢化剂的防辐射遮挡板；

所述慢化剂连接管道上设有第二阀门。

进一步，所述压力管通过管板连接在腔室下部。

本发明的有益效果在于：压力管立式设置，受热的流体向上流动，可以有效避免出现卧式压力管布置中的超临界水热分层现象。燃料组件上部连接管箱，在换料时可以通过开启顶部法兰连接的封头实现，换料较压力管端头密封形式的容易。该方法也减少了冷却剂泄露的可能，降低了超临界密封的难度。压力管内侧温度低的冷却剂作下降流，并依靠蜂窝状燃料组件壁面降低了高温流体向低温流体的热传递，从而降低了压力管在运行工况下的工作温度。压力管立式设置于慢化剂中，该压力管被慢化剂浸没的部分设置有隔热层，采用该结构减少冷却剂的热量向慢化剂的传递，提高热效率。

另外，在事故工况下，连接气体隔热层和慢化剂的第一、第二阀门会打开，使得隔热层里充满慢化剂以便堆芯热量的导出，同时也有利于自然循环的形成。

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是本发明一个实施例中的垂直压力管式超临界水堆结构示意图；

图2是本发明一个实施例中的垂直压力管式超临界水堆中的外侧包围隔热层的堆芯压力管的横截面结构示意图；

图3是本发明一个实施例中的垂直压力管式超临界水堆中的外侧包围隔热层的堆芯压力管的结构示意图。

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所示，本发明一个实施例中的垂直压力管式超临界水堆，包括压力管2、腔室1、给水管11、蒸汽管12、蒸汽收集装置13、慢化剂4、隔热层3等。利用隔热层3将压力管2与慢化剂4隔开，减少冷却剂的热量向慢化剂4的传递，提高热效率。