阅读说明：本技术 一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置 (Semi-open type flow guide device used under direct safety injection condition of nuclear reactor ) 是由 张明乾 付月明 章捷 张辉 王庆礼 司恒远 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置,用于与直接安注管嘴的出口对应从而对安全注射水进行导流,所述半开式导流装置包括：连接部件以及导流部件；所述连接部件与核反应堆吊篮筒体外壁固定连接,用于固定并支撑所述半开式导流装置,所述导流部件与所述连接部件固定连接,用于引导所述安全注射水,所述导流部件与所述吊篮筒体形成流通通道,用于供安全注射水流动。本发明引导安全注射水沿吊篮外壁面向下流动,提高安全注射水注入堆芯的流量,便于核反应堆构件在役检查。(The invention discloses a semi-open type flow guide device used under the condition of direct safety injection of a nuclear reactor, which is used for guiding safe injection water by corresponding to an outlet of a direct safety injection nozzle, and comprises: a connecting member and a flow guide member; the connecting part is fixedly connected with the outer wall of the nuclear reactor hanging basket barrel and used for fixing and supporting the semi-open type flow guide device, the flow guide part is fixedly connected with the connecting part and used for guiding the safe injection water, and the flow guide part and the hanging basket barrel form a flow passage and are used for the safe injection water to flow. The invention guides the safe injection water to flow downwards along the outer wall surface of the hanging basket, improves the flow rate of the safe injection water injected into the reactor core, and is convenient for in-service inspection of nuclear reactor components.)

一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置

技术领域

本发明涉及核反应堆内部结构件领域，具体涉及一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置。

背景技术

核电站中的反应堆在高温高压下工作，经堆芯加热的高温冷却剂从反应堆压力容器流出，依次经过每个环路中的热段主管道、蒸汽发生器、过渡段主管道、主泵、冷段主管道，冷却剂在蒸汽发生器发生热交换而降低温度，最后流回反应堆压力容器，用于冷却堆芯。在核电站正常运行时，若环路中的设备产生破口，冷却剂会直接从破口流出，导致没有足够的冷却剂流回反应堆压力容器，从而发生反应堆失水事故。为了防止堆芯因缺少冷却剂而不断升温，必须立即启动安全注入系统向反应堆压力容器注水。传统的安全注入系统的安注接管与主管道的冷管段相连，事故工况下通过冷管段将安全注射水注入反应堆压力容器，从而达到冷却堆芯的目的。对于传统的注入方式，如果破口位置处在安注接管相连的主管道上时，从安注接管注入的冷却剂会直接从主管道破口处流出，而无法流入反应堆压力容器，最终导致没有足够的安全注射水对堆芯进行有效冷却，事故进程无法得到有效缓解。为避免前述不利现象，直接安注技术将安注接管的位置从主管道改到压力容器上，在主管道产生破口的事故工况下，可以通过直接安注接管将安全注射水直接注入到反应堆压力容器中，而无需经过主管道，避免了从主管道破口流失安全注射水，提高了安全注射水注入堆芯的有效性，从而提升了核电机组的安全性。目前已有较多的核电堆型采用了直接安注技术。

西屋电气公司申请了公开号为CN101681685A的发明专利，图1和图2给出了该发明的流动偏转器的布置情况和轮廓示意图。直接容器注射流动偏转器可以描述为由诸如不锈钢的金属制成的实心圆柱体，在其前表面72中在顶唇部74的正下方机械加工有槽76。槽76从顶唇部向下延伸通过前表面72的底部。槽76的宽度与压力容器10中的直接容器注射喷嘴58在顶唇部74的正下方的高度处的流动直接匹配。槽76使从喷嘴58流出的水改变方向向下通过在吊篮32与压力容器10之间的环形空间至堆芯下方的腔室。由于该技术采用不锈钢实心圆柱，为不影响吊篮安装，需要在流动偏转器与直接容器注射喷嘴58之间留有一定间隙(3mm～5mm)，而压力容器与吊篮之间的环腔空间宽度仅约200mm，使得该发明所述的流动偏转器的槽76的深度尺寸较小，导致高速流体到达槽76表面后发生剧烈而不稳定的流动变化，最终降低对流体向下导流的效果。另外，由于流量偏转器在环形空间径向所占空间较大，为不影响反应堆内其他构件的功能，流动偏转器在环形空间周向可选择的布置位置十分有限，从而影响直接容器注射喷嘴的布置方位，不利于流动偏转器在反应堆中的应用。

中科华核电技术研究院有限公司申请了公开号为CN104008781A的发明专利(防旁流式直接安注导流件及直接安注装置)，结合图3和图4，给出了该发明的流动偏转器的示意图，该技术包括直接安注管嘴40及防旁流式直接安注导流件50，其中，防旁流式直接安注导流件50包括呈中空且朝下弯折的导流管体。直接安注导流件50与直接安注管嘴40的出口对接进而对安注注射水进行导流。由于直接安注导流件50与直接安注管嘴40的出口对接成一体,直接安注管嘴40出口被遮挡，导致直接安注管嘴40无法实施在役检查。另外，该技术所述的直接安注导流件50为薄壁的悬臂结构，在电站正常运行期间，一直受到水流冲击，容易导致其疲劳损坏。

因此，急需提供一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置，解决现有技术中存在的导流效果不好、在环形空间径向所占空间较大、影响核反应堆其它构件实施在役检查等技术问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的导流效果不好、在环形空间径向所占空间较大、影响核反应堆其它构件实施在役检查等问题，本发明提出了一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置，解决了现有技术中存在的导流效果不好、在环形空间径向所占空间较大、影响核反应堆其它构件实施在役检查等技术问题。

本发明用于解决以上技术问题的技术方案为：本发明提供了一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置，用于与直接安注管嘴的出口对应从而对安全注射水进行导流，所述半开式导流装置包括：连接部件以及导流部件；所述连接部件与核反应堆吊篮筒体外壁固定连接，用于固定并支撑所述半开式导流装置，所述导流部件与所述连接部件固定连接，用于引导所述安全注射水，所述导流部件与所述吊篮筒体形成流通通道，用于供安全注射水流动。

本发明上述的半开式导流装置中，所述导流部件包括：侧挡板和前挡板，所述侧挡板包括弧面、第一平面和第二平面，所述第一平面和第二平面均与所述连接部件固定连接，所述侧挡板用于阻止注入的安全注射水沿吊篮外壁面继续扩散，引导安全注射水流动；所述前挡板为半开式挡板，呈倒U型，用于使安全注射水喷射到所述流通通道，并引导安全注射水流动。

本发明上述的半开式导流装置中，所述前挡板弧面的圆心正对所述安注管嘴中心，用于减少安全注射水旁流。

本发明上述的半开式导流装置中，所述前挡板半径大于所述吊篮筒体外壁半径，且与所述吊篮筒体外壁同心，所述前挡板包括中部区域的开槽，以及分布在开槽两侧的第一弧段、第二弧段，所述开槽宽度大于所述直接安注管直径，便于所述安全注射水喷射至所述流通通道内，所述第一弧段、第二弧段的宽度相等。

本发明上述的半开式导流装置中，所述半开式导流装置的沿所述吊篮筒体的轴向长度大于300mm，用于引导安全注射水沿吊篮筒体外壁向下流动。

本发明上述的半开式导流装置中，所述侧挡板沿所述核反应堆吊篮筒体径向上的宽度小于150mm，在环形空间径向所占空间较小，不会对反应堆内其他构件的功能产生影响。

本发明上述的半开式导流装置中，所述第一弧段、第二弧段的宽度大于50mm。

本发明上述的半开式导流装置中，所述连接部件包括第一连接部件和第二连接部件，所述第一连接部件和第二连接部件分别与所述第一平面和第二平面固定连接。

本发明上述的半开式导流装置中，所述第一连接部件和第二连接部件均为法兰，所述法兰与所述吊篮筒体外壁通过螺栓固定连接。

本发明上述的半开式导流装置中，所述连接部件、前挡板以及侧挡板均由奥氏体不锈钢板材制成。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明针对现有技术中存在的导流效果不好、在环形空间径向所占空间较大、影响核反应堆其它构件实施在役检查等技术问题，提出了一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置，通过侧挡板、前挡板和吊篮筒体共通构成安全注射水的流通通道，安全注射水从直接安注接管喷射到吊篮筒体外壁面后，侧挡板阻止安全注射水沿吊篮外壁扩散，引导安全注射水缓慢转动流动方向，沿吊篮外壁面向下流动；前挡板使安全注射水沿吊篮外壁面以特定厚度的流通截面，稳定地向下流动，减弱了环腔内高速水蒸气对安全注射水的夹带效应，从而极大地提高了安全注射水注入堆芯的流量；且该导流装置为半开式结构，在实现有效减弱旁流效应的同时，在反应堆正常运行期间，对反应堆压力容器环腔内流体流动的影响极小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的一种安注装置核反应堆降液管流动偏转器布置示意图；

图2是图1中的核反应堆降液管流动偏转器轮廓图；

图3是现有的一种防旁流式直接安注导流件结构示意图；

图4是利用图3中的导流件的直接安注装置示意图；

图5是本发明实施例提供的一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置俯视图；

图6是本发明实施例提供的一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置侧视图；

图7是本发明实施例提供的一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置导流部件结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置导流部件A-A向剖视图；

图10是本发明实施例提供的一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置导流部件B-B向剖视图；

图11是本发明实施例提供的一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置效果图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的导流效果不好、在环形空间径向所占空间较大、影响核反应堆其它构件实施在役检查等技术问题，本发明旨在提供一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置，其核心思想是：通过侧挡板、前挡板和吊篮筒体共通构成安全注射水的流通通道，安全注射水从直接安注接管喷射到吊篮筒体外壁面后，侧挡板阻止安全注射水沿吊篮外壁扩散，引导安全注射水缓慢转动流动方向，沿吊篮外壁面向下流动；前挡板使安全注射水沿吊篮外壁面以特定厚度的流通截面，稳定地向下流动，减弱了环腔内高速水蒸气对安全注射水的夹带效应，从而极大地提高了安全注射水注入堆芯的流量；且该导流装置为半开式结构，在实现有效减弱旁流效应的同时，在环形空间径向所占空间较小，不会对反应堆内其他构件的功能产生影响，在反应堆正常运行期间，对反应堆压力容器环腔内流体流动的影响极小。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置，如图5所示，核反应堆包括压力容器1以及与压力容器1同心且半径小于压力容器1的吊篮2，压力容器1与吊篮2共同构成环腔空间4，直接安注管3与压力容器1贯通，用于将安全注射水注射进入环腔空间4，并喷射至吊篮2筒体外壁，该半开式导流装置100用于与直接安注管3的出口对应从而对安全注射水进行导流，该半开式导流装置100包括：连接部件120以及导流部件110；连接部件120与核反应堆吊篮2筒体外壁固定连接，用于固定并支撑半开式导流装置100，导流部件110与连接部件120固定连接，用于引导安全注射水，导流部件110与吊篮2筒体形成流通通道130。本发明实施例通过导流部件110和吊篮2筒体共通构成安全注射水的流通通道130，用于供安全注射水流动。安全注射水从直接安注管3喷射到吊篮2筒体外壁面后，引导安全注射水缓慢转动流动方向，沿吊篮2筒体外壁面向下流动。

进一步地，如图6所示，半开式导流装置100沿吊篮2筒体的轴向长度大于300mm，用于达到引导安全注射水沿吊篮2筒体外壁向下流动的最佳效果，避免由于半开式导流装置100沿吊篮2筒体的轴向长度过小导致安全注射水向四周溅射，降低安全注射水注入堆芯的流量。

进一步地，如图7所示，半开式导流装置100包括连接部件120以及导流部件110，导流部件110包括：侧挡板111和前挡板112，侧挡板111包括弧面111a、第一平面111b和第二平面111c，第一平面111b和第二平面111c均与连接部件120固定连接，侧挡板111用于阻止注入的安全注射水沿吊篮2外壁面继续扩散，引导安全注射水流动；前挡板112为半开式挡板，呈倒U型，用于使安全注射水喷射到吊篮筒体外壁，并引导安全注射水流动。进一步地，由图7中还可看出：连接部件120包括第一连接部件121和第二连接部件122，第一连接部件121和第二连接部件122分别与第一平面111b和第二平面111c固定连接。优选地，第一连接部件121和第二连接部件122均为法兰，法兰上开设有若干螺栓孔，通过若干螺栓实现与吊篮2筒体外壁的固定连接。

进一步地，如图8所示，前挡板112包括中部区域的开槽112a，以及分布在开槽112a两侧的第一弧段112b、第二弧段112c，其中，开槽112a宽度大于直接安注管3直径，便于所述安全注射水喷射至流通通道130内；需要说明的是：开槽112a的圆心正对直接安注管3中心，用于减少安全注射水旁流。

进一步地，由图9可以看出：侧挡板111包括弧面111a、第一平面111b和第二平面111c，侧挡板111用于阻止注入的安全注射水沿吊篮2外壁面继续扩散，引导安全注射水流动；其中，侧挡板111沿核反应堆吊篮2筒体径向上的宽度小于150mm，可以使得半开式导流装置100在环腔空间4径向上所占空间较小，对反应堆内其它结构件的安装、正常运行工况下环腔空间4内冷却剂流场都没有影响。

进一步地，由图10可以看出：前挡板112半径大于吊篮2筒体外壁半径，且与吊篮2筒体外壁同心，前挡板112的第一弧段112b、第二弧段112c的宽度相等；优选地，第一弧段112b、第二弧段112c的宽度大于50mm，实现减少安全注射水在流通通道130内向环腔空间4飞溅的现象，减弱了环腔内高速水蒸气对安全注射水的夹带效应。

需要说明的是：本发明实施例中的连接部件120、前挡板112以及侧挡板111均由奥氏体不锈钢板材制成。

具体的，如图11所示，本发明提供一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置100，该半开式导流装置100与吊篮2筒体外壁固定连接，且其呈倒U型结构，由直接安注管3导进来的安全注射水注射进入压力容器1与吊篮2组成的环形空间4内,随后，喷射进入半开式导流装置100内，在半开式导流装置100的导流下，开式导流装置100阻止安全注射水沿吊篮外壁扩散，引导安全注射水缓慢转动流动方向，沿吊篮外壁面向下流动；进一步地，半开式导流装置100为半开式结构，在实现有效减弱旁流效应的同时，在反应堆正常运行期间，对反应堆压力容器环腔空间4内流体流动的影响极小，同时，半开式导流装置100沿吊篮2筒体轴向方向上的长度够长，达到引导冷却水沿吊篮外壁向下流动的最佳效果，且半开式导流装置100沿吊篮外壁径向的厚度较小，使得半开式导流装置100外形尺寸较小的同时，又可以非常有效地阻止安全注射水向环腔空间4飞溅。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

综上所述，本发明提供一种用于核反应堆直接安注情况下的半开式导流装置，通过侧挡板、前挡板和吊篮筒体共通构成安全注射水的流通通道，安全注射水从直接安注接管喷射到吊篮筒体外壁面后，侧挡板阻止安全注射水沿吊篮外壁扩散，引导安全注射水缓慢转动流动方向，沿吊篮外壁面向下流动；前挡板使安全注射水沿吊篮外壁面以特定厚度的流通截面，稳定地向下流动，减弱了环腔内高速水蒸气对安全注射水的夹带效应，从而极大地提高了安全注射水注入堆芯的流量；且该导流装置为半开式结构，在实现有效减弱旁流效应的同时，在反应堆正常运行期间，对反应堆压力容器环腔内流体流动的影响极小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。