《一種反應堆下部堆內構件》是上海核工程研究設計院於2013年1月8日申請的發明專利，該專利申請號為2013100055847，公布號為CN103177782A，公布日為2013年6月26日，發明人是林紹萱、梁葉佳、丁宗華、張明、於慶、張偉、姚偉達、余凡。
《一種反應堆下部堆內構件》公開了一種反應堆下部堆內構件，包容在反應堆壓力容器（1）內部，包括堆芯支承下板（2）、流量分配裝置（3）、支承柱（4）、能量吸收裝置（5）、防斷底板（6）和渦流抑制板（7）。該發明通過流量分配裝置上設定合適大小、數量、形狀和位置的圓孔，實現了冷卻劑進入堆芯前很好的分配效果，減少了沿程阻力損失，滿足了鄰近組件的入口流量分配偏差允許值、最大平均流量等指標。
2021年6月24日，《一種反應堆下部堆內構件》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種反應堆下部堆內構件》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種反應堆下部堆內構件
- 申請日：2013年1月8日
- 申請號：2013100055847
- 申請公布日：2013年6月26日
- 申請公布號：CN103177782A
- 申請人：上海核工程研究設計院
- 地址：上海市徐匯區虹漕路29號
- 發明人：林紹萱、梁葉佳、丁宗華、張明、於慶、張偉、姚偉達、余凡
- 類別：發明專利
- Int. Cl.：G21C19/04(2006.01)I
- 專利代理機構：核工業專利中心
- 代理人：程旭輝、盧慧
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
壓水堆的循環迴路包括一迴路和二迴路，其中一迴路完成了反應堆熱量的導出，熱量通過蒸汽發生器傳導到二迴路產生蒸汽推動汽輪機發電。一迴路主要由反應堆壓力容器、堆內構件、燃料組件、蒸汽發生器、主泵、管道等組成。
燃料組件放置在壓力容器內，由堆內構件實現支承。核燃料在反應堆內維持可控的鏈式裂變反應產生能量。核裂變產生的能量由冷卻劑吸收，實現對燃料組件的冷卻。吸收能量後的冷卻劑溫度升高，在主泵的強迫循環作用下，經由主管道進入蒸汽發生器，與二迴路進行熱量的交換，溫度降低後的冷卻劑重新進入堆芯。
為了令燃料組件得到充分的冷卻，冷卻劑在進入堆芯前，需要保證其均勻性，所以反應堆的下部堆內構件通常會設定流量分配裝置。傳統的流量分配裝置多為孔板式結構，由一層或多層孔板通過一定的支撐疊加而成。但是當下腔室容積減少，這種結構的流量分配效果變得不再理想，所以需要尋找新的結構來取而代之。
中國國外下部堆內構件的流量分配裝置採用了分配環的結構形式，由一個加工了大量流水孔的流量分配環和一塊渦流抑制板相配合而成。這種結構的流量分配相對理想，但由於流量分配環是直接焊接在壓力容器上，使得整個壽期內不得更換，風險性較高，除此之外，結構本身的阻力係數較高。
發明內容
專利目的
《一種反應堆下部堆內構件》的目的是提供一種結構簡單、流量分配均勻、阻力係數小、便於維修和更換的反應堆下部堆內構件。
技術方案
《一種反應堆下部堆內構件》包容在反應堆壓力容器內部，包括堆芯支承下板、流量分配裝置、支承柱、能量吸收裝置、防斷底板和渦流抑制板；其中，堆芯支承下板固定於堆芯底部，若干個支承柱安裝固定在堆芯支承下板的底部，堆芯支承下板底部同軸安裝固定有設有若干圓孔的流量分配裝置，堆芯支承下板上開流水孔，支承柱穿過流量分配裝置並與堆芯支承下板的底部固定連線，支承柱下端面水平固定連線渦流抑制板，渦流抑制板下部安裝固定有若干能量吸收裝置，能量吸收裝置下安裝固定防斷底板。
所述渦流抑制板下部安裝固定有4個能量吸收裝置。
所述流量分配裝置包括流量分配環板、與流量分配環板下部周向固定連線的分配底板、與分配底板上表面固定連線的加強柱，流量分配環板、分配底板通過整體鍛造或鍛環與板材焊接而成為一體，流量分配環板上表面與加強柱的上表面共面。
所述流量分配環板與分配底板形成的角度與壓力容器的下封頭內表面輪廓匹配。
所述流量分配環板上設有若干凸部，凸部內設有螺紋連線件沉孔。
所述流量分配環板的周向側壁上設有等直徑的圓孔，圓孔呈旋轉對稱布置。
所述流量分配環板凸部處通常不布置圓孔。
所述分配底板上均勻設有等直徑的小圓孔，小圓孔布置旋轉對稱，每一小圓孔均對應堆芯支承下板上的4個流水孔。
所述分配底板上在支承柱穿過位置開有若干大圓孔，大圓孔比支承柱下端的法蘭直徑大，支承柱穿過大圓孔與堆芯支承下板固定連線，在大圓孔和支承柱間形成流水環段。
改善效果
《一種反應堆下部堆內構件》通過流量分配裝置上設定合適大小、數量、形狀和位置的圓孔，實現了冷卻劑進入堆芯前很好的分配效果，減少了沿程阻力損失，滿足了鄰近組件的入口流量分配偏差允許值、最大平均流量等指標。
附圖說明
圖1為《一種反應堆下部堆內構件》結構示意圖。
圖1
圖2為流量分配裝置結構示意圖。
圖2
圖中，1-反應堆壓力容器，2-堆芯支承下板，3-流量分配裝置，4-支承柱，5-能量吸收裝置，6-防斷底板，7-渦流抑制板，8-流量分配環板，9-分配底板，10-加強柱，11-凸部，12-小圓孔，13-大圓孔。
技術領域
《一種反應堆下部堆內構件》涉及壓水堆核電廠核反應堆設計技術領域，具體涉及一種反應堆下部堆內構件。
權利要求
1.《一種反應堆下部堆內構件》包容在反應堆壓力容器（1）內部，其特徵在於包括堆芯支承下板（2）、流量分配裝置（3）、支承柱（4）、能量吸收裝置（5）、防斷底板（6）和渦流抑制板（7）；其中，堆芯支承下板（2）固定於堆芯底部，若干個支承柱（4）安裝固定在堆芯支承下板（2）的底部，堆芯支承下板（2）底部安裝固定有設有若干圓孔的流量分配裝置（3），堆芯支承下板（2）上開流水孔，支承柱（4）穿過流量分配裝置（3）並與堆芯支承下板（2）的底部固定連線，支承柱（4）下端面水平固定連線渦流抑制板（7），渦流抑制板（7）下部安裝固定有若干能量吸收裝置（5），能量吸收裝置（5）下安裝固定防斷底板（6）；渦流抑制板（7）下部安裝固定有4個能量吸收裝置（5）；流量分配裝置（3）包括流量分配環板（8）、與流量分配環板（8）下部周向固定連線的分配底板（9）、與分配底板（9）上表面固定連線的加強柱（10），流量分配環板（8）、分配底板（9）通過整體鍛造或鍛環與板材焊接而成為一體，流量分配環板（8）上表面與加強柱（10）的上表面共面。
2.如權利要求1所述的一種反應堆下部堆內構件，其特徵在於流量分配環板（8）與分配底板（9）形成的角度與壓力容器的下封頭內表面輪廓匹配。
3.如權利要求1所述的一種反應堆下部堆內構件，其特徵在於流量分配環板（8）上設有若干凸部（11），凸部（11）內設有螺紋連線件沉孔。
4.如權利要求1所述的一種反應堆下部堆內構件，其特徵在於流量分配環板（8）的周向側壁上設有等直徑的圓孔，圓孔呈旋轉對稱布置。
5.如權利要求3所述的一種反應堆下部堆內構件，其特徵在於流量分配環板（8）凸部（11）處不布置圓孔。
6.如權利要求1所述的一種反應堆下部堆內構件，其特徵在於分配底板（9）上均勻設有等直徑的小圓孔（12），小圓孔（12）布置旋轉對稱，每一小圓孔（12）均對應堆芯支承下板上的4個流水孔。
7.如權利要求1所述的一種反應堆下部堆內構件，其特徵在於配底板（9）上在支承柱（4）穿過位置開有若干大圓孔（13），大圓孔（13）比支承柱（4）下端的法蘭直徑大，支承柱（4）穿過大圓孔（13）與堆芯支承下板（2）固定連線，在大圓孔（13）和支承柱（4）間形成流水環段。
實施方式
《一種反應堆下部堆內構件》包容在反應堆壓力容器1內部，包括堆芯支承下板2、流量分配裝置3、支承柱4、能量吸收裝置5、防斷底板6和渦流抑制板7，如圖1所示其中。堆芯支承下板2固定於堆芯底部，若干個支承柱4安裝固定在堆芯支承下板2的底部，堆芯支承下板2底部同軸安裝固定有設有若干圓孔的流量分配裝置3，堆芯支承下板2上開流水孔，支承柱4穿過流量分配裝置3並與堆芯支承下板2的底部固定連線，支承柱4下端面水平固定連線渦流抑制板7，渦流抑制板7下部安裝固定有4個能量吸收裝置5，能量吸收裝置5下安裝固定防斷底板6。
流量分配裝置3包括流量分配環板8、與流量分配環板8下部周向固定連線的分配底板9、與分配底板9上表面固定連線的加強柱10，流量分配環板8、分配底板9通過整體鍛造或鍛環與板材焊接而成為一體，流量分配環板8上表面與加強柱10的上表面共面，如圖2所示。流量分配環板8與分配底板9形成的角度與壓力容器的下封頭內表面輪廓匹配，使流量分配環板8與壓力容器1形成平滑流道，流道的流通面積沒有突然擴大或收縮。流量分配環板8上設有若干凸部11，凸部11內設有螺紋連線件沉孔，用於與堆芯支承下板2固定連線；流量分配環板8的周向側壁上設有等直徑的圓孔，圓孔呈旋轉對稱布置。流量分配環板8凸部11處通常不布置圓孔。分配底板9上均勻設有等直徑的小圓孔12，小圓孔12布置旋轉對稱，其直徑和位置待反應堆確定後通過計算得到，不在《一種反應堆下部堆內構件》保護範圍內；每一小圓孔12均對應堆芯支承下板上的4個流水孔。分配底板9上在支承柱4穿過位置開有若干大圓孔13，大圓孔13比支承柱4下端的法蘭直徑大，支承柱4穿過大圓孔13與堆芯支承下板2固定連線，在大圓孔13和支承柱4間形成流水環段。
流量分配裝置3加工組裝完後，通過螺釘或焊接與堆芯支承下板2下表面相連線，下方安裝能量吸收裝置5。流量分配裝置3的強度能夠支承下部堆內構件的重量，所以能夠以流量分配裝置3下表面為支承面直接置於存放架上。
下部堆內構件、上部堆內構件、反應堆壓力容器1、堆芯等關鍵部件構成壓水核反應堆連線在一迴路中。下部堆內構件設定了流量分配裝置，目的是保證冷卻劑在進入堆芯前足夠的均勻。堆芯入口流量分配的均勻程度關係到堆芯熱量能否及時順利的導出，直接決定了堆芯熱點的位置和熱管因子的大小，而熱管因子直接關係到整個核反應堆乃至整個核電廠的安全，同時影響到核蒸汽的經濟性。
通過《一種反應堆下部堆內構件》，冷卻劑從壓力容器進口接管進入後，通過環腔，進入反應堆下腔室的流量分配裝置3外側，沿著壓力容器下封頭圓弧面實現轉向，來自四周和底面的冷卻劑通過流量分配環板8側壁的圓孔、分配底板9的小圓孔12和大圓孔13進入流量分配裝置3內，在流量分配裝置3內進行一定程度的攪混和重新分配後，均勻的進入堆芯，由於有凸部11、加強柱10和堆芯支承下板的連線，使整個流量分配裝置具有很好的剛性，能夠抵禦冷卻劑的衝擊。
《一種反應堆下部堆內構件》還可通過改變流量分配裝置3流水孔的大小、數量、形狀和位置來調節冷卻劑進入堆芯前的分配效果和沿程阻力損失，以滿足鄰近組件的入口流量分配偏差允許值、最大平均流量等指標。
專利榮譽
2021年6月24日，《一種反應堆下部堆內構件》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
