反应堆及其注水导流装置

技术领域

本发明涉及核反应堆安全装置技术领域，尤其涉及一种反应堆及其注水导流装置。

背景技术

在核反应堆正常工作时，冷却剂经冷管段流入环腔，再流经堆芯加热，从热管段流出。当在核电站发生冷管段破口时，冷却剂经破口流失导致堆芯过热，威胁核电站安全。为解决上述问题，需设置堆芯安全注水系统，现有的一些反应堆将堆芯安全注水系统连接至压力容器上，通过向压力容器内注入低温冷却水以降低压力容器内堆芯的温度，并在堆芯吊篮外表面设置导流装置以减少冷却水的旁流份额。但通过现有的堆芯安全注水系统在注入冷却水时，低温冷却水会对高温反应堆结构产生直接热冲击，从而存在安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种反应堆及其注水导流装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

反应堆的注水导流装置，包括第一面板、第二面板以及侧板，所述第一面板、所述第二面板和所述侧板围设组成设有至少一个开放侧的导流空间；

所述注水导流装置上设有至少一个用于使冷却水进入所述导流空间的第一通孔，以及至少一个使所述冷却水离开所述导流空间的第二通孔，所述第二通孔靠近所述导流空间的开放侧设置，所述冷却水经所述第一通孔进入所述导流空间，经所述开放侧以及所述第二通孔离开所述导流空间。

优选地，所述第一通孔和所述第二通孔均设置在所述第一面板上，所述第一通孔为圆孔。

优选地，所述第二通孔为圆孔，若干所述第二通孔沿所述冷却水在所述注水导流装置内的流动方向间隔排列。

优选地，所述第二通孔为长孔，所述长孔的一端与所述开放侧连通设置，所述长孔的长度方向与所述冷却水在所述注水导流装置内的流动方向一致。

优选地，所述长孔远离所述开放侧的一端宽度小于所述长孔与所述开放侧连通的一端宽度。

优选地，所述第一面板和所述第二面板平行设置，所述第一通孔和所述第二通孔沿垂直所述开放侧所在平面的方向排列设置。

优选地，所述侧板上还设有至少一个排气孔，至少一个所述排气孔与所述开放侧相对设置。

本发明还公开了反应堆，包括上述任意一项所述的注水导流装置，还包括压力容器、与所述压力容器连通的冷管段和热管段、用于向所述注水导流装置内注入冷却水的接管、设于所述压力容器内的堆芯吊篮以及设于所述堆芯吊篮内的堆芯，所述注水导流装置间隔设于所述堆芯吊篮背离所述堆芯的一侧，所述接管与所述第一通孔对应设置。

优选地，所述接管的内径小于所述第一通孔直径，所述接管和所述第一通孔同轴设置。

优选地，所述第一面板或所述第二面板的边缘设有与所述堆芯吊篮固定连接的连接区，所述注水导流装置与所述堆芯吊篮间隔设置，并通过连接区与所述堆芯吊篮固定连接。

优选地，所述第二通孔的顶部高于所述堆芯的活性段设置；和/或，

所述第二通孔的顶部低于所述冷管段设置。

优选地，所述开放侧所在平面与所述反应堆的水平面平行设置，所述第一通孔和所述第二通孔沿垂直所述水平面方向排列设置。

本发明具有以下有益效果：通过导流空间以及第一通孔和第二通孔的设置，降低冷却水旁流份额的同时，使得低温冷却水与注水导流装置外部的高温水充分混合，从而减缓低温冷却水对反应堆结构的热冲击，提高反应堆的安全系数。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明注水导流装置的一个实施例的结构示意图

图2是本发明注水导流装置的另一个实施例的结构示意图；

图3是本发明反应堆的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明提供的反应堆的注水导流装置，可用于当反应堆发生破口后，在向压力容器20内及时补充冷却水时，对冷却水起到导向作用，防止其向周围溅射，其可有效降低冷却水的旁流份额。具体的，参考图1和图2，本发明提供的注水导流装置，可包括第一面板11、第二面板12和侧板13，第一面板11、第二面板12和侧板13围设组成设有至少一个开放侧14的导流空间，从而为冷却水的流动提供导向，防止其向周围溅射。

具体的，在一些实施例中，注水导流装置上设有至少一个使冷却水进入导流空间的第一通孔15，以及至少一个使冷却水离开导流空间的第二通孔16，其中，第二通孔16靠近导流空间的开放侧14设置，从而冷却水能够经第一通孔15进入导流空间，经导流空间导向后自第二通孔16及开放侧14离开导流空间，通过第一通孔15和第二通孔16为冷却水的流动提供明确的导向，同时通过设置第二通孔16使低温冷却水与注水导流装置外部的高温水充分混合，从而减缓低温冷却水对反应堆结构的热冲击。

进一步的，在一些实施例中，第一面板11为前板，第二面板12为背板，其中，第一面板11和第二面板12可以为平面，也可以为曲面，在此不做限制。在该实施例中，第一通孔15、第二通孔16均设置在第一面板11上，第一面板11上设有一个第一通孔15以及一个或多个第二通孔16。其中，在一些实施例中，第一通孔15可为圆孔，当然，第一通孔15作为冷却水的入口还可以为其他形状，在此不做赘述。第二通孔16在一些实施例中可为圆孔，若干圆孔可沿冷却水在注水导流装置内的流动方向呈直线间隔排列；在另一些实施例中，第二通孔16可也可为长孔，长孔的延伸方向优选与冷却水在注水导流装置中的流动方向一致。在一些实施例中，长孔的一端与开放侧14连通设置。进一步的，在一些实施例中，参考图2，长孔的宽度沿长孔的延伸方向可保持不变；在另一些实施例中，参考图1，长孔远离开放侧14的一端的宽度小于长孔与开放侧14连通一端的宽度，作为本发明的一个具体实施例，长孔呈渐扩状，即自长孔远离开放侧14的一端起，沿长孔的的延伸方向，其宽度逐渐增大，直至与开放侧14连通。更进一步的，在一些实施例中，第一通孔15和第二通孔16的排列方向垂直开放侧14所在平面设置，即，水流的流动方向垂直开放侧14所在平面。

在一些实施例中，第一面板11和第二面板12可平行设置，侧板13可为一曲面连接在第一面板11和第二面板12之间，作为导流空间的侧壁。优选侧板13围设在导流空间的三个方向的侧面，仅留一侧作为开放侧14供冷却水流出注水导流装置，从而形成导流空间，减少冷却水的旁流份额。在本发明中，第一面板11、第二面板12和侧板13可通过焊接固定，也可一体设置，可以认为，只要保证冷却水不会从三者接缝处泄露的现有的连接方式均可认为落入本发明的保护范围内。

在一些实施例中，进一步参考图1，侧板13上还设有排气孔17，排气孔17可有效预防反应堆内气体积聚在注水导流装置内，对反应堆造成潜在威胁。进一步的，排气孔17可为一个，也可为多个，若干排气孔17可在侧板13上间隔排列，在一些实施例中，至少一个排气孔17与开放侧14相对设置，从而气体可沿背离冷却水的流动方向排出注水导流装置。

本发明还提供一种反应堆，参考图3，包括上述注水导流装置，还包括压力容器20、与压力容器20连通的冷管段21和热管段(图中未示出)、用于向注水导流装置内注入冷却水的接管22、设于压力容器20内的堆芯吊篮31以及设于堆芯吊篮31内的堆芯32，其中，堆芯吊篮31与压力容器20之间形成环腔，接管22、冷管段21和热管段均贯穿压力容器20连通至环腔内，正常工作时，冷却剂经冷管段21流入环腔，经堆芯32加热后，从热管段流出。

在本发明中，注水导流装置固定在堆芯吊篮31背离堆芯32的一侧，且第一通孔15与接管22对应设置，从而冷却水可通过接管22直接注入第一通孔15，并通过第一通孔15进入注水导流装置中。作为本发明的一个实施例，接管22的内径小于第一通孔15直径，接管22与第一通孔15同轴设置，从而保证大部分的冷却水均可进入注水导流装置，减少无效注水量。

在一些实施例中，注水导流装置通过第一面板11或第二面板12与堆芯吊篮31固定连接，其中，注水导流装置与堆芯吊篮31固定连接的一侧还设有连接区18，通过连接区18使注水导流装置与堆芯吊篮31固定连接。进一步的，注水导流装置与堆芯吊篮31间隔设置，并通过连接区18与堆芯吊篮31固定连接，具体可为螺接、卡接或其他现有的连接方式，从而避免低温冷却水直接冲击堆芯吊篮31，减缓低温冷却水对堆芯吊篮31的热冲击。作为本发明的一个具体实施例，第一面板11为前板，第二面板12为背板，注水导流装置通过第二面板12与堆芯吊篮31固定连接，第二面板12的边缘为连接区18，连接区18上设有若干通孔，螺钉穿过该通孔将第二面板12与堆芯吊篮31固定螺接，同时第二面板12的其余部分与堆芯吊篮31之间存在间隙，从而避免低温冷却水直接冲击堆芯吊篮31。更近一步的，由于堆芯吊篮31的表面通常为曲面，当第二面板12为曲面时，第二面板12的曲率可大于堆芯吊篮31的曲率，从而保证连接区18与堆芯吊篮31表面接触连接，同时第二面板12的其他区域与堆芯吊篮31表面存在间隙；当第二面板12为平面时，可将第二面板12与堆芯吊篮31间隙设置，通过在连接区18与堆芯吊篮31之间设置连接件，从而保证连接区18与堆芯吊篮31的连接配合。

更进一步的，在一些实施例中，注水导流装置的开放侧14所在平面与反应堆的水平面平行设置，即开放侧14朝垂直向下的方向呈开放状，此时第一通孔15设于第二通孔16正上方，第一通孔15和第二通孔16的连接线垂直于反应堆所在水平面，冷却水在重力作用下向下流动，从而从第二通孔16和开放侧14处流出。在该实施例中，优选第二通孔16的顶部高于堆芯吊篮31内的堆芯32的活性段设置，从而可有效防止堆芯安全注水管道破口工况下的反流问题；在另一些实施例中，第二通孔16的顶部低于冷管段21设置，从而可有效降低冷却水的无效注入流量。在本发明中，上述两实施例中的条件可择一满足，也可同时满足上述两实施例中的条件，在此不做赘述。

本发明提供的反应堆，当其发生破口事故时，可通过接管22向注水导流装置内注入冷却水，冷却水经导流装置导向流动，并通过第二通孔16与外部高温水充分混合，从而减缓低温冷却水对反应堆结构的热冲击，提高反应堆的安全系数。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。