[实用新型]一种具有密集环形沟槽结构外表面的压力容器

说明书

技术领域

本实用新型属于强化换热技术领域，具体涉及一种具有密集环形沟槽结构外表面的压力容器。

背景技术

大型核电反应堆发生严重事故时可能导致堆芯熔化，将熔融物冷却和持留在反应堆压力容器内是缓解事故的关键措施。通过向反应堆腔室充水，使压力容器底部的半球形封头和部分压力容器壳体的外部浸没，在压力容器底部的外表面进行池内沸腾冷却，是缓解严重事故的一项重要措施。利用压力容器外侧水的沸腾换热和非能动自然循环流动，将压力容器内底部的熔融物的衰变热带走，从而保持压力容器的完整性，可避免和延缓后续后果更为严重的事故进程的发生以及核泄漏造成的大量放射性物质向环境的释放。目前在运行和新设计的大型核电反应堆的压力容器外表面为光滑表面，即目前还没有采用强化换热表面。研究表明多孔涂层能够起到较好的强化沸腾换热，提高临界热流密度的效果，但涂层在运输和安装过程中比较易于被损坏，而且在长周期运行过程中的可靠性、有效性也难于保证可控。因此，本发明提出一种具有显著强化沸腾换热效果和高可靠性的密集环形沟槽结构外表面的压力容器，从而可以明显提高核反应堆的安全性。

发明内容

本实用新型提供了一种具有密集环形沟槽结构外表面的压力容器，用于在严重核事故下的大型核电反应堆压力容器外壁面的沸腾换热强化以提高核反应堆的安全性。

为了达到以上的目的，本实用新型采用的技术方案为：

在反应堆压力容器下封头的外表面和反应堆压力容器圆柱形筒体下部壳体的外表面上设置密集环形沟槽结构。

所述密集环形沟槽结构为若干个相互平行的封闭环形沟槽结构或螺旋环形沟槽结构或者上述两种结构的组合。

所述密集环形沟槽结构的宽度不超过5mm；相邻沟槽结构的间距为沟槽结构宽度的1.5～4倍；沟槽结构的深度不超过5mm。

所述密集环形沟槽结构的沟槽结构的形状为倒圆矩形沟槽、钝底U形沟槽、钝底V形沟槽、U形沟槽、内扩沟槽，或是上述结构中两种以上的组合。

所述反应堆压力容器下封头的外表面、反应堆压力容器圆柱形筒体下部壳体的外表面以及密集环形沟槽结构内均涂覆多孔涂层，形成密集环形沟槽结构和多孔涂层组合的二元复合强化沸腾换热结构。

所述密集环形沟槽结构的内表面涂覆多孔涂层。

本发明的有益效果为：

(1)在大型核电反应堆压力容器底部的外表面设置密集环形沟槽表面结构，能够显著增加换热面积并形成汽化核心，有效降低壁面过热度和强化沸腾换热；同时，设置的密集环形沟槽表面结构还利用毛细力吸入冷却水，不断润湿沸腾换热表面，大大延迟临界沸腾危机的出现，显著强化沸腾换热过程和提高临界沸腾热流密度，从而可以显著提高安全可靠性。

(2)由于密集环形沟槽结构的深度不超过5mm，对于实际的反应堆压力容器200mm以上厚度，其强度影响较小；同时密集环形沟槽结构沿着压力容器圆柱形表面和下封头外表面呈环形或螺旋形布置，易于加工，不易产生裂纹，应力集中较小，因此，密集环形沟槽结构对压力容器的强度和可靠性不会产生不良影响；同时在制造、运输、安装和运行与维护过程中可保持长期的可靠性，从而可以显著提高安全可靠性。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例提供的一种具有密集环形沟槽结构外表面的压力容器的三维局部结构示意图。

图2是本实用新型第一实施例提供的一种具有密集环形沟槽结构的三维结构剖视示意图。

图3是本实用新型第一实施例提供的密集环形沟槽结构的二维结构局部剖视图。

图4是本实用新型第一实施例提供的密集环形沟槽结构的压力容器的工作原理示意图。

图5中分别是(a)倒圆矩形沟槽、(b)钝底U形沟槽、(c)钝底V形沟槽、(d)U形沟槽、(e)内扩沟槽结构示意图。

图6是本实用新型第一实施例的工作原理示意图(压力容器外设置保温流道结构)。

图7是本实用新型第二实施例提供的一种密集环形沟槽结构三维结构剖视示意图(外表面设置多孔涂层)。

图中标号：

1-反应堆压力容器下封头；2-反应堆压力容器圆柱形筒体；3-反应堆压力容器圆柱形筒体上部壳体；4-反应堆压力容器圆柱形筒体下部壳体；5、51、52-密集环形沟槽结构；6-反应堆压力容器；7-堆芯熔融物；8-沸腾气泡；9-安全壳；10-多孔涂层；11-保温流道结构。

具体实施方式

本实用新型提供了一种具有密集环形沟槽结构外表面的压力容器，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

第一实施例