《核電站反應堆流量分配結構》是中國廣東核電集團有限公司於2012年5月4日申請的發明專利，該專利申請號為2012101372110，公布號為CN102800371A，專利公布日為2012年11月28日，發明人是方健、冉小兵、呂品、張明乾、楊春樂、劉勇。該發明涉及核電技術領域，
《核電站反應堆流量分配結構》公開了一種核電站反應堆流量分配結構，其用於對冷卻堆芯的冷卻劑進行流量分配，流量分配結構包括堆芯下支承板和固定於堆芯下支承板的封頭形結構，封頭形結構包括開設有流水孔的封頭。該發明核電站反應堆流量分配結構通過封頭改變了冷卻劑通道的形狀而有效改善下腔室的流場特性，避免了下腔室中的堆內構件出現漩渦脫落現象，再通過封頭的流水孔對冷卻劑進行流量分配，使進入堆芯燃料組件的流量分配均勻性更理想。
2017年12月，《核電站反應堆流量分配結構》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《核電站反應堆流量分配結構》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：核電站反應堆流量分配結構
- 公布號：CN102800371A
- 公布日：2012年11月28日
- 申請號：2012101372110
- 申請日：2012年5月4日
- 申請人：中國廣東核電集團有限公司
- 發明人：方健、冉小兵、呂品、張明乾、楊春樂、劉勇
- 地址：廣東省深圳市福田區深南中路69號
- 分類號：G21C7/32(2006.01)I
- 類別：發明專利
- 代理機構：廣州三環專利代理有限公司
- 代理人：王基才
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
參閱圖1，核電站的壓水型反應堆本體由反應堆壓力容器10、堆內構件、控制棒驅動機構、堆芯部件和堆芯儀表等部件組成，堆內構件、壓力容器10及燃料組件結構本身一起為堆芯12提供合理的流道。冷卻劑從反應堆壓力容器10的入口管嘴100流入，進入環形下降腔102，再進入下腔室104，經堆芯下支承板106後進入堆芯12，從而實現堆芯12的冷卻。但是，由於壓力容器10的下封頭108一般為球形或碟形，其與堆芯下支承板106所圍成的下腔室104近似半球形，當冷卻劑從環形下降腔102進入下腔室104時，就會因流道急劇變化而在下腔室104內產生大量渦流，導致進入堆芯12不同位置處的燃料組件的流量分布不均勻。為此，在設計壓水堆堆內構件時，通常會在堆芯12的下方設定流量分配結構109，或者是具有類似功能的結構，對下腔室104中的冷卻劑進行流量分配，使冷卻劑流經流量分配結構109和多孔的堆芯下支承板106後，以可接受的均勻流量分布進入堆芯12。
圖2所示為一種現有的流量分配結構，其是通過堆芯下支承板20下方的堆芯儀表導向柱22、二次支承柱24、上下格板26以及多孔的堆芯下支承板20和多孔的堆芯下板28一起發揮流量分配的功能，當冷卻劑從環形下降腔200進入下腔室202後，通過儀表導向柱22、二次支承柱24和上下格板26，對冷卻劑進行攪混，再通過堆芯下支承板20和堆芯下板28進行流量分配，使冷卻劑以較均勻的流量分布進入堆芯。但是，此結構的流量分配功能需要儀表導向柱22、二次支承柱24、上下格板26、堆芯下支承板20和堆芯下板28等零件聯合作用，零件數量眾多且結構複雜；另外，由於下腔室202中的渦流現象較為嚴重，設於其中的儀表導向柱22會不可避免地存在漩渦脫落現象。
圖3和圖4所示為另一種現有的流量分配結構30，其設於堆芯下支承板32底部，包括環形圍筒300、設於環形圍筒300中的網狀孔板302和固定於網狀孔板302上的24根拉桿304，每根拉桿304都通過4個螺栓與堆芯下支承板32連線，流量分配功能主要由網狀孔板302實現。但是，上述流量分配結構30的連線螺栓數量太多，結構較複雜；網狀孔板302上的孔為方形，孔板結構為鍛件加工而成，成本也較高；而此結構的流量分配效果卻不佳，不均勻係數為20%左右。
有鑒於此，確有必要提供一種結構簡單、流量分配效果好的核電站反應堆流量分配結構。
發明內容
專利目的
《核電站反應堆流量分配結構》的目的在於：提供一種結構簡單、流量分配效果好的核電站反應堆流量分配結構。
技術方案
為了實現上述發明目的，《核電站反應堆流量分配結構》提供了一種核電站反應堆流量分配結構，其用於對冷卻堆芯的冷卻劑進行流量分配，流量分配結構包括堆芯下支承板和固定於堆芯下支承板的封頭形結構，封頭形結構包括開設有流水孔的封頭。
作為該發明核電站反應堆流量分配結構的一種改進，所述封頭形結構與壓力容器下封頭之間形成冷卻劑通道，冷卻劑通道的各點寬度均為壓力容器的環形下降腔寬度的0.5~2倍之間。
作為該發明核電站反應堆流量分配結構的一種改進，所述封頭為半球形、半橢球形、碟形或錐台形。
作為該發明核電站反應堆流量分配結構的一種改進，所述封頭的厚度為20~150毫米。
作為該發明核電站反應堆流量分配結構的一種改進，所述封頭的流水孔包括豎直流水孔、水平流水孔和斜流水孔。
作為該發明核電站反應堆流量分配結構的一種改進，所述封頭的流水孔直徑為20~200毫米。
作為該發明核電站反應堆流量分配結構的一種改進，所述封頭形結構通過焊接或螺栓連線的方式固定於堆芯下支承板的下表面邊緣。
作為該發明核電站反應堆流量分配結構的一種改進，所述封頭形結構還包括設於封頭邊緣的法蘭，所述封頭形結構通過法蘭固定於堆芯下支承板。
作為該發明核電站反應堆流量分配結構的一種改進，所述封頭和法蘭為整體鍛造或板材壓製成型或通過焊接連線。
作為該發明核電站反應堆流量分配結構的一種改進，所述堆芯下支承板開設有對應燃料組件的穿孔。
改善效果
《核電站反應堆流量分配結構》核電站反應堆流量分配結構通過封頭改變了冷卻劑通道的形狀而有效改善下腔室的流場特性，避免了下腔室中的堆內構件出現漩渦脫落現象，再通過封頭的流水孔對冷卻劑進行流量分配，使進入堆芯燃料組件的流量分配均勻性更佳。
附圖說明
圖1為《核電站反應堆流量分配結構》的反應堆壓力容器內的冷卻劑流場示意圖。
圖2為一種現有流量分配結構的示意圖。
圖3為另一種現有流量分配結構的示意圖。
圖4為圖3中流量分配結構的裝配示意圖。
圖5為該發明核電站反應堆流量分配結構的裝配示意圖。
圖6為該發明核電站反應堆流量分配結構的封頭形結構的示意圖。
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權利要求
1.一種核電站反應堆流量分配結構，用於對冷卻堆芯的冷卻劑進行流量分配，其特徵在於：所述流量分配結構包括堆芯下支承板和固定於堆芯下支承板的封頭形結構，封頭形結構包括開設有流水孔的封頭。
2.根據權利要求1所述的核電站反應堆流量分配結構，其特徵在於：所述封頭形結構與壓力容器下封頭之間形成冷卻劑通道，冷卻劑通道的各點寬度均為壓力容器的環形下降腔寬度的0.5~2倍之間。
3.根據權利要求1所述的核電站反應堆流量分配結構，其特徵在於：所述封頭為半球形、半橢球形、碟形或錐台形。
4.根據權利要求1所述的核電站反應堆流量分配結構，其特徵在於：所述封頭的厚度為20~150毫米。
5.根據權利要求1所述的核電站反應堆流量分配結構，其特徵在於：所述封頭的流水孔包括豎直流水孔、水平流水孔和斜流水孔。
6.根據權利要求1所述的核電站反應堆流量分配結構，其特徵在於：所述封頭的流水孔直徑為20~200毫米。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的核電站反應堆流量分配結構，其特徵在於：所述封頭形結構通過焊接或螺栓連線的方式固定於所述堆芯下支承板的下表面邊緣。
8.根據權利要求7所述的核電站反應堆流量分配結構，其特徵在於：所述封頭形結構還包括設於封頭邊緣的法蘭，所述封頭形結構通過法蘭固定於所述堆芯下支承板。
9.根據權利要求8所述的核電站反應堆流量分配結構，其特徵在於：所述封頭和法蘭為整體鍛造或板材壓製成型或通過焊接連線。
10.根據權利要求1至6中任一項所述的核電站反應堆流量分配結構，其特徵在於：所述堆芯下支承板開設有對應燃料組件的穿孔。
實施方式
請參閱圖5和圖6，《核電站反應堆流量分配結構》核電站反應堆流量分配結構包括堆芯下支承板50和封頭形結構。
堆芯下支承板50焊接於吊籃80的下端，並對應每組燃料組件的位置開有穿孔52。
封頭形結構包括封頭60和法蘭62。其中，封頭60為半球形，厚度為20~150毫米，其上均勻開設大量直徑為20~200毫米的流水孔600，這些流水孔600包括豎直流水孔602、水平流水孔604和斜流水孔606。法蘭62設於封頭60的邊緣，其上開設數個螺孔620，螺栓64穿過法蘭62上的螺孔620而將封頭形結構固定於堆芯下支承板50的下表面邊緣。
固定後的封頭形結構與壓力容器下封頭82在下腔室中形成了一個環形的冷卻劑通道84，冷卻劑通道84的入口位於環形下降腔86的底部，冷卻劑通道84使得冷卻劑流道變化較小，因而能有效抑制下腔室底部的漩渦流。又由於封頭60上開有大量流水孔600，因此從環形下降腔86進入冷卻劑通道84的冷卻劑能通過流水孔600進入封頭60與堆芯下支承板50之間的腔室88，此時冷卻劑的流動方向大多豎直向上，幾乎沒有漩渦流，而且經過封頭60上流水孔600進行第一次分配後，冷卻劑已較為均勻；之後冷卻劑繼續向上流動，進入堆芯下支承板50上的穿孔52，進行第二次分配，因此當冷卻劑從堆芯下支承板50的上表面流出時，流量分配已經更為均勻，能夠充分滿足堆芯燃料組件對流量均勻化的要求。
該發明核電站反應堆流量分配結構通過封頭60和堆芯下支承板50對冷卻劑進行兩次流量分配，因此分配效果更好，進入堆芯燃料組件的流量分配均勻性更佳，經測試，其流量分配的不均勻係數小於16%。另外，該發明核電站反應堆流量分配結構的結構非常簡單，有利於簡化下部堆內構件的結構，而且改善了下腔室的流場特性，有效避免了下腔室中的堆內構件出現漩渦脫落現象，從而提高了結構的可靠性；該發明的封頭形結構與堆芯下支承板50之間通過螺栓連線，不僅安裝和拆卸方便，而且可以實現堆內構件安裝階段徑向支承鍵的安裝間隙檢測操作。
在其他實施方式中，封頭形結構的封頭60還可以為半橢球形、碟形或錐台形，只要能在封頭形結構和壓力容器下封頭82之間形成一個各點寬度e均為環形下降腔86寬度d的0.5~2倍之間的冷卻劑通道即可，該發明通過多次試驗驗證和仿真分析，確定封頭形結構與壓力容器之間的間隙為上述大小時，可以有效的抑制漩渦流，使得堆芯入口前的反應劑流量分配更加均勻；封頭形結構的封頭60和法蘭62可以整體鍛造或板材壓製成型，也可以通過焊接連線，還可以不設法蘭62而直接將封頭60焊接於堆芯下支承板50。
榮譽表彰
2017年12月，《核電站反應堆流量分配結構》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
