[实用新型]一种反应堆压力容器整体顶盖结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种反应堆压力容器部件，具体涉及一种反应堆压力容器整体顶盖结构。

背景技术

反应堆压力容器是指安置核反应堆并承受其巨大运行压力的密闭容器，也称反应堆压力壳。核电站所用的反应堆主要有轻水堆、重水堆、气冷堆及快堆等。由于压力容器包容了反应堆的活性区和其他必要设备，其结构形式随不同堆型而异。反应堆压力容器位于反应堆厂房中心，设计时主要考虑一回路冷却剂的高压和高温，主管道断裂事故和地震等作用。由于压力容器所容纳的反应堆本体放射性极强，故在材质要求、制作、检验及在役检查等方面都比常规压力容器要严格得多。

电熔增材制造技术属于3D打印技术的一种，是近年来出现的一种新型的材料制造成型技术。该技术得到的材料具有复杂结构一体化性良好、材料性能优异、均匀、无尺寸效应、成品率高且制造周期短等诸多优点，可以弥补锻造工艺的不足。电熔增材制造技术以特殊钢丝材/粉末及特殊冶金辅材为原材料，通过强电流高效原位冶金熔化、逐层堆积实现高性能重型金属构件的制造，突破传统制造技术受构件尺寸限制的约束，从而突破锻造工艺的制造瓶颈。根据专利号CN201620409816.4的专利我们可以知道，由于电熔增材制造技术具有消除了焊缝，结构整体性好；堆测管座与顶盖一体化，结构连续性好，结构受力更好；整体顶盖材料性能均匀，特别是厚度方向材料性能无差异；制造周期大幅度缩短的特点，电熔增材制造技术已经在反应堆压力容器整体顶盖制造中起到了关键作用。

而由于采用电熔增材制造技术获得的反应堆压力容器顶盖各部分材料具有较高的一致性，在反应堆运行时，反应堆压力容器承受其巨大运行压力和高温，较高的一致性材料意味着相同的膨胀系数，在高压和高温的影响下难免发生形变，而按照CAP1000规格制造的反应堆测管一般采用聚醚醚酮连续挤压、密封模块一次成型工艺和贯穿件光纤组件组成，上述组件在受到挤压时极易变形导致损坏。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是由于采用电熔增材制造技术获得的反应堆压力容器顶盖各部分材料具有较高的一致性，在反应堆运行时，反应堆压力容器承受其巨大运行压力和高温，较高的一致性材料意味着相同的膨胀系数，在高压和高温的影响下难免发生形变，而按照CAP1000规格制造的反应堆测管一般采用聚醚醚酮连续挤压、密封模块一次成型工艺和贯穿件光纤组件组成，上述组件在受到挤压时极易变形导致损坏，目的在于提供一种反应堆压力容器整体顶盖结构，在使用一体式顶盖的同时解决保护反应堆测管的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种反应堆压力容器整体顶盖结构，包括一体式的顶盖法兰部、上封头部和堆测管座，所述堆测管座内还设置有加强套管，所述加强套管外径与堆测管座内径匹配，所述加强套管为钨钢构件。在反应堆正常工作时，按国内常见的AP1000机组的参数，工作温度为343℃，设计压力为172bar，在上述工作条件下，一体式顶盖的直径变化约为15mm，堆测管座产生的形变约为0.5mm，通过在堆测管座上设置一个贯穿的加强套管，当堆测管座受压发生形变时，压力先作用在加强套管上，同时，加强套管采用钨钢制成，不易发生形变，受压时保证形变低于0.05mm，能有效的保护加强套管内的反应堆测管。钨钢的抗压强度较普通高碳钢相比提升约10倍，如果采用普通高碳钢作加强套管，在反应堆出现故障时，压力高过200bar 以后就会损坏，容易造成更大的事故，而钨钢因为其优异的机械性能，即使压力高过2000bar 也不会出现损坏，对于安全要求较高的反应堆压力容器来说是最好的选择。

所述加强套管与堆测管座为3D打印形成的一体件。现有的3D打印技术已经能实现复合材料的打印了，将加强套管与堆测管座、顶盖法兰部、上封头部和堆测管座打印为一体件，能完全保留电熔增材制造技术消除了焊缝，结构整体性好；堆测管座与顶盖一体化，结构连续性好，结构受力更好；整体顶盖材料性能均匀，特别是厚度方向材料性能无差异；制造周期大幅度缩短的特点。

所述加强套管的厚度为上封头部直径的1/1000-1/600。由于制造一体式封盖的材料抗压强度为3500bar，而加强套管的抗压强度为35000-50000bar，即为一体式封盖的材料抗压强度的十倍，同时，堆测管座的直径约为上封头部直径的1％，因此加强套管的厚度至少为上封头部直径的1/1000，而由于加强套管内还要留够插入堆测管的空间，因此，加强套管的厚度最多为上封头部直径的1/600。

所述堆测管座采用WC晶粒度为1.4-1.7微米的钨钢。相同钴含量的钨钢，WC晶粒度越小，抗压强度越高。