[发明专利]反应堆蒸汽发生器C型管束

说明书

本发明公开了一种反应堆蒸汽发生器C型管束，保持原有蒸汽发生器并联U型管束总的传热面积和管束的高度基本不变，包括顶部联箱、底部联箱、左C型管、右C型管以及一回路热流体接管；所述左C型管和右C型管的结构相同，均为C型管状结构，二者左右对称布置；所述顶部联箱和底部联箱分别位于蒸汽发生器的顶部和底部，二者的左右两侧分别通过左C型管和右C型管连接；所述一回路热流体接管从外部接入顶部联箱。本发明从根本上解决了蒸汽发生器倒流的问题，有效降低了系统一回路流动阻力，总压降随流量的变化曲线不存在负的斜率区，流量分配较U型管更加均匀，对反应堆自然循环能力有较大提高。

技术领域

本发明属于核动力技术领域，涉及到核动力装置，具体涉及一种反应堆蒸汽发生器C型管束。

背景技术

核动力装置(Nuclear Power Plant)是以核燃料代替普通燃料、利用核反应堆内核燃料的裂变反应产生热能并转变为动力的装置。它可以作为船舶的一种主动力装置。核动力装置主要包括核反应堆、产生动力的系统和设备，如核蒸汽供应系统和核电站汽轮机等，以及为保证设备正常运行、人员健康和安全所需要的系统和设备等。核燃料在核动力装置的反应堆中产生裂变反应，释放巨大能量，被不断循环的冷却水吸收，后者又通过蒸汽发生器将热量传给第二个回路中的水，使之变为蒸汽后到汽轮机中作功。核动力装置功率大，一次装填核燃料可以用上好几年。装备核动力装置的舰船，几乎有无限的续航力，所以核动力装置主要用于大型军舰和潜艇。

现有技术中存在的主要问题和缺陷包括：

核动力装置可以依靠自然循环在正常运行或事故条件下带走反应堆产生的热量，这是保持反应堆安全的关键。但是，由于与强迫循环相比，自然循环驱动力相对较小、系统参数耦合性较强，所以现有反应堆立式U型管蒸汽发生器在自然循环工况下很容易出现流动不稳定现象，特别是倒流现象。在自然循环工况中，蒸汽发生器部分U型管内会发生倒流现象，使得其出口腔室内温度较低的一回路冷却剂倒流至进口腔室。倒流的出现使得蒸汽发生器有效传热面积减少，倒流流体在进口腔室内与热段来流进行复杂的混合、耗散，使得自然循环条件下蒸汽发生器的流动阻力系数较强迫循环工况增大数倍，从而导致系统自然循环流量低于设计值，使得反应堆运行安全存在较大风险，而且在部分自然循环试验中，曾发生一回路系统无法建立自然循环的情况，极大地挑战了反应堆的安全性。

对于船用核动力装置，运行环境复杂多变，工况变动频繁，特别是强迫循环向自然循环转换过程中U型管内流体的运行参数会发生改变。倒流现象不仅会大幅降低一回路系统自然循环能力，还会与蒸汽发生器二次侧流体流动传热相互耦合相互影响，对反应堆安全带来极大的挑战。现有解决蒸汽发生器倒流的方法主要有非对称U型管设计和设置上升非换热段，这两项技术可以有效的减少倒流临界流量和临界压降，从而使蒸汽发生器并联U型管束避开倒流区间运行，但是不能够从根本上解决倒流问题的发生。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本发明提供了一种反应堆蒸汽发生器C型管束，从根本上解决了蒸汽发生器倒流的问题，有效降低了系统一回路流动阻力，总压降随流量的变化曲线不存在负的斜率区，流量分配较U型管更加均匀，对反应堆自然循环能力有较大提高。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种反应堆蒸汽发生器C型管束，保持原有蒸汽发生器并联U型管束总的传热面积和管束的高度基本不变，包括顶部联箱、底部联箱、左C型管、右C型管以及一回路热流体接管；所述左C型管和右C型管的结构相同，均为C型管状结构，二者左右对称布置；所述顶部联箱和底部联箱分别位于蒸汽发生器的顶部和底部，二者的左右两侧分别通过左C型管和右C型管连接；所述一回路热流体接管从外部接入顶部联箱。

进一步地，反应堆正常运行时，堆芯流出的热流体从一回路热流体接管进入顶部联箱，然后分别流经左C型管和右C型管，与二次侧流体进行传热后，冷流体向下流入底部联箱，进而从底部联箱流出，经过管道流入堆芯，吸收堆芯产生的热量，形成循环流动。

优选地，所述C型管状结构的上下段为弯管，中间为直管段。