[发明专利]一种用于高温气冷堆的石墨导向管

说明书

技术领域

本发明涉及高温气冷堆堆内构件技术领域,尤其涉及一种高温气冷堆控制棒或吸收球导向管。

背景技术

控制棒是高温气冷堆重要设备，它直接控制反应性的变化。必须保证在正常运行条件下和任何事故工况下（包括地震等严重事故）控制棒都能顺利地插入它的孔道内，以确保停堆，使反应堆运行具有充分的安全可靠性。

球床式高温气冷堆控制棒，特别是模块球床式高温气冷堆一般是布置在反射层石墨砖所开出的孔道内。由于石墨是不能焊接的材料，所以只能堆砌在一起用键和榫连成一个整体。

石墨砖的堆砌，尽管有键和榫的支承，但在多种事故条件下仍然会有错位发生，这会直接影响控制棒的插入，对反应堆的安全是不利的。

控制棒所用的金属材料的耐高温程度是有限的，为了保证控制棒的长期工作，一般的做法是向控制棒孔道内通以冷氦气对控制棒进行冷却。但为了防止控制棒孔道内的冷氦气向堆芯内泄漏，必须采取密封措施。

球床式高温气冷堆的石墨反射层在堆的整个寿期内是不能更换的，但侧反射层要经受高注量的高温快中子辐照，石墨砖前端的变形是比较大的，这就给控制棒的导向和冷氦气的密封带来非常大的困难。

柱状燃料元件的高温气冷堆，在燃料元件和反射层元件之间是使用榫进行连接的。在它们内部的控制棒孔道，是没有石墨导向管的。但因为上述两种元件每隔三到六年就要进行更换，可以进行检查，并且辐照变形也小。

早些年建成的球床式高温气冷堆中，例如THTR-300和AVR，控制棒孔道中未设计有石墨导向管结构。一般的只是在两层石墨砖之间放有石墨套环。这种结构不可能做到孔道内壁永远保持光滑，也不可能防止孔道内外冷热氦气之间的热交换。并会造成通过堆芯的载热剂旁流损失过多。

在小型的球床式高温气冷实验堆HTR-10的控制棒孔道内虽然有石墨套管。但其结构比较简单，因此不适于大型的示范电站和商用电站的反应堆。对于大型反应堆，由于整个堆芯尺寸较大，导致要使用较多的石墨套管，而由于热胀冷缩会导致石墨套管的变形，尤其是纵向收缩，这样纵向上叠置的多个石墨套管的变形会发生累加，导致在位于上部的某个位置处的变形不可接受。

因此，需要对大型的商用高温气冷堆或示范堆控制棒孔道内提供一种新型的、有效的石墨导向管。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种用于高温气冷堆的石墨导向管，其采用石墨套筒和石墨套环组成导向管，一个石墨套筒的上下两端分别插入石墨套环内，由于每两层石墨砖之间设置沉孔来定位石墨套环，从而对石墨套筒也产生定位，这样能保证控制棒孔道内壁表面的光滑，且在多种事故条件下石墨套管的变形不会累加，将不会有错位发生，不会发生卡棒现象。石墨套筒和石墨套环精密配合，同时也可以防止孔道内冷氦气和堆芯内的热氦气的交混，即使由于石墨砖经快中子辐照变形得很历害时，也不会出现泄漏和破坏石墨导向管内壁的光滑连接。同时，本发明的石墨导向管和控制棒孔道内壁之间留有空隙，还能减少石墨砖和石墨导向管内氦气的热交换。

附图说明

图1是高温气冷堆控制棒石墨导向管整体安装示意图（其中，1.控制棒，2.石墨顶反射层，3.石墨导向管，4.石墨侧反射层，5.反应堆堆芯球床，6.石墨底反射层，7.氦气流出孔道，8.热气室。）

图2是石墨导向管的具体结构示意图（其中，1.石墨套环，2.石墨套环中间隔板，3.石墨套筒，4.反射层石墨砖，5.石墨套筒两端环形凸台。）

具体实施方式

本发明采用由石墨套筒和石墨套环组成的石墨导向管，其结构形式已表示在图1,2中，所用材料均为石墨。图1是球床式高温气冷堆的堆芯结构。图1中的5为反应堆堆芯，2,4,6分别为顶部,侧面和底部石墨反射层。

图1、2中示出了本发明的用于高温气冷堆的石墨导向管，其包括了多个石墨套筒3，如图所示，多个石墨套筒3相互堆叠，形成了导向管的通道。该石墨导向管可以是用于控制棒的石墨导向管（图1中的3），放在反射层石墨砖的孔道内，用于高温气冷堆的控制棒上下运动。

如图2所示，优选的，在每一层石墨砖(图1所示)的控制棒孔道内有一个石墨套筒（图2的3）和一个石墨套环（图2的1）。该气冷堆的堆芯包括由多层石墨砖组成的反射层，在上下两层石墨砖的控制棒孔道临近界面处有沉孔，石墨套环就放在沉孔内（图2所示）。而石墨套筒的两端则插入上方和下方的套环内（图2所示）。