一种核电站反应堆的堆内流量分配装置及分配组件

技术领域

本发明涉及核电技术领域，具体涉及一种核电站反应堆的堆内流量分配装置及分配组件。

背景技术

核电站的压水型反应堆由反应堆压力容器、堆内构件、堆芯组件等部件组成。堆内构件、压力容器内壁和燃料组件结构构成冷却剂流动的通道。冷却剂分别由冷管段和热管段从反应堆压力容器的入口流入,通过撞击吊篮外壁改变流动方向,在重力的作用下大部分冷却剂向下流动,与其它冷却剂混合由于两种温度进水管段的存在,导致冷却剂的流动不具有对称性,流动情况较复杂,最终导致堆芯入口的流量分配不均匀。为了使燃料组件得到充分的冷却,满足反应堆热工水力的要求,提升反应堆整体性能,则冷却剂在进入堆芯之前,其均匀性需要得到保证,因为它关系到堆芯燃料组件产生的热量能否及时且顺利的导出另外。堆芯入口处的流量一旦分配不均匀,会影响堆芯内的热工水力行为,进而影响核电站的运行限值流量分配不均匀还会导致堆芯冷却不充分,堆芯较大的局部温度变化会给反应堆安全运行带来隐患。

现有流量分配结构一般是通过在堆芯下支承板安装多种零件配合作用,但存在结构复杂、零件数量多、装配复杂、出问题不容易检修更换等问题也存在流量分配不均匀、压降过大、漩涡消除不完全等不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电站反应堆的堆内流量分配分配组件，解决现有流量分配结构导致流量分配不均匀的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种核电站反应堆的堆内流量分配组件，包括流量分配筒和流量分配板；

所述流量分配筒的两个端部均为开口结构，所述流量分配筒的环形侧壁上设置有若干第一流水孔，所述第一流水孔用于连通流量分配筒的内腔和外部空间，所述流量分配筒的环形侧壁在轴向上的截面为圆弧结构，所述流量分配筒的内腔两端的径向尺寸大于中部的径向尺寸；

所述流量分配板设置在流量分配筒的底部，所述流量分配板上设置有若干第二流水孔，所述流量分配板上的第二流水孔的孔径从流量分配板中心到边缘呈逐渐增大的趋势。

1)、根据反应堆的结构特点和堆内冷却剂流动的特性，堆芯入口流量分布呈现中心高边缘低的趋势，该趋势的原因为由于冷却剂惯性，冷却剂具有沿反应堆压力容器底部下腔室的内壁面下降、并向下腔室中央流动的趋势，冷却剂流动的这种趋势导致冷却剂流量在堆芯入口的中间部位的分布多于堆芯入口周边部分。

2)、此外，冷却剂从环形下降腔进入下腔室时，流道尺寸发生急剧的变化，因此在下腔室产生大量涡流，产生的涡流一方面使能耗增大，导致流量进一步分布不均匀。

现有流量分配结构一般是通过在堆芯下支承板安装多种零件配合作用，虽然能够在一定程度上缓解流量分配不均匀的问题的，但是，也存在流量分配不均匀、压降过大、漩涡消除不完全等不足的问题，同时，结构复杂、零件数量多、装配复杂、出问题不容易检修更换等问题。

本发明通过将流量分配筒的环形侧壁在轴向上的截面为圆弧结构，使得冷却剂到达此处后改变其流动方向，分成两部分；一部分冷却剂通过流量分配筒的弧状部分后，进入下腔室的底部；进入下腔室底部的冷却剂在流量分配板的作用下，可抑制涡流的产生，使流量分配更均匀；另一部分沿着流量分配筒的导向锥面外筒壁流动；在流量分配筒上开设一些垂直于筒壁的第一流水孔，冷却剂在外筒壁流动时在压力作用下第一流水孔穿过流量分配筒，相互碰撞，起到搅混效果；再者，流量分配筒的内腔两端的径向尺寸大于中部的径向尺寸，即流量分配筒的上端和下端向外延伸区域水平，此时，上端处的第一流水孔的方向与堆芯下支承板上的通孔方向趋于一致，更好起到均流效果，最终实现了堆芯入口流量的均匀分配,均匀分配后冷却剂进入堆芯中。

进一步地，流量分配筒的内径自中间向两端呈逐渐增大的趋势。

进一步地，流量分配筒的上端内径大于下端内径，所述流量分配筒的下端外径与流量分配板的外径相同。

进一步地，第一流水孔的中心轴线垂直于流量分配筒的环形侧壁。

进一步地，流量分配筒的环形侧壁上的若干第一流水孔的孔径相同。

进一步地，流量分配板与压力容器内下腔室底部之间的法向距离为流量分配板厚度的1～3倍。

流量分配筒的内径自中间向两端呈逐渐增大可以有效的抑制堆芯入口流量分布呈现中心高边缘低的趋势。第一流水孔的中心轴线垂直于流量分配筒的环形侧壁，并且同一高度环形侧壁上的若干第一流水孔的孔径相同，可以有效增大冷却液在压力的作用下通过第一流水孔的流量，加强相互碰撞效率，起到均流作用。

进一步地，流量分配筒的上端和下端分别设置有第一法兰盘和第二法兰盘，所述第一法兰盘和第二法兰盘分别与堆芯下支承板、流量分配板配合。

上述设置便于安装分配组件。

进一步地，流量分配筒的环形侧壁的各处壁厚相等。

进一步地，若干第一流水孔在流量分配筒的环形侧壁上均匀布置，若干第二流水孔在流量分配板上均匀布置。

一种核电站反应堆的堆内流量分配装置，包括压力容器、吊篮和堆芯下支承板，所述吊篮和堆芯下支承板置于压力容器内，所述吊篮和压力容器之间形成环形的下降腔，所述压力容器内在堆芯下支承板下方形成下腔室，还包括上述分配组件，所述流量分配筒的上端与堆芯下支承板的下端连接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过设置流量分配筒和流量分配板，二者共同作用实现对下腔室内的冷却剂进行分流和消涡，具有流量分配均匀、涡流抑制效果好的特点。

2、本发明结构紧凑，便于更换和维修。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为分配装置的结构示意图；

图2为流量分配筒的结构示意图；

图3为流量分配板的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-压力容器，2-吊篮，3-堆芯下支承板，4-流量分配筒，5-流量分配板，6-第一流水孔，7-下降腔，8-第一法兰盘，9-第二法兰盘，10-第二流水孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1-图3所示，一种核电站反应堆的堆内流量分配组件，包括流量分配筒4和流量分配板5；

所述流量分配筒4的两个端部均为开口结构，所述流量分配筒4的环形侧壁上设置有若干第一流水孔6，所述第一流水孔6用于连通流量分配筒4的内腔和外部空间，且所述第一流水孔6的中心轴线垂直于流量分配筒4的环形侧壁，所述流量分配筒4的环形侧壁在轴向上的截面为圆弧结构，优选的，所述流量分配筒4的上端和下端向外延伸区域水平，此时，上端处的第一流水孔6的方向与堆芯下支承板3上的通孔方向趋于一致，所述流量分配筒4的内腔两端的径向尺寸大于中部的径向尺寸，所述流量分配筒4的内径自中间向两端呈逐渐增大的趋势，所述流量分配筒4的环形侧壁上的若干第一流水孔6的孔径相同；

所述流量分配板5设置在流量分配筒4的底部，所述流量分配板5上设置有若干第二流水孔10，所述流量分配板5上的第二流水孔10的孔径从流量分配板5中心到边缘呈逐渐增大的趋势，所述流量分配筒4的上端内径大于下端内径，所述流量分配筒4的下端外径与流量分配板5的外径相同；

若干第一流水孔6在流量分配筒4的环形侧壁上均匀布置，若干第二流水孔10在流量分配板5上均匀布置。

本实施例的工作原理如下：

将流量分配筒4安装在压力容器1内的堆芯下支承板3底部，将堆芯安放于堆芯下支承板3顶部,向吊篮2与压力容器1内壁之间的下降腔7内通入冷却剂,冷却剂沿压力容器1内壁流动过程中,由于流量分配筒4的环形侧壁在轴向上的截面为圆弧结构，冷却剂到达此处后改变其流动方向，被迫分成两部分：一部分冷却剂通过流量分配筒4的弧状部分后，进入下腔室的底部；由于流量分配板5上的第二流水孔10的孔径从中心到边缘逐渐增大，从而缓解了压力容器1底部处流量中间分配多而周围分配少的趋势；同时流量分配板5阻断了漩涡的完整流线，可抑制涡流的产生，当这部分冷却剂进通过流量分配板5后,实现了流量的初步均分；与此同时，另一部分冷却剂沿着流量分配筒4的导向锥面外筒壁(环形侧壁)流动；在流量分配筒4上开设的第一流水孔6，冷却剂在外筒壁流动时在压力作用下穿过第一流水孔6进入流量分配筒4内腔，相互碰撞，起到搅混效果；再者流量分配筒4的中部向两端，与流量分配筒4环形侧壁垂直的第一流水孔6发生改变，越向两端越与堆芯下支承板3上的通孔方向(竖向通孔)一致，更好起到均流效果，最终实现了堆芯入口流量的均匀分配,均匀分配后冷却剂进入堆芯中。

实施例2：

如图1-图3所示，本实施例基于实施例1，所述流量分配板5与压力容器1内下腔室底部之间的法向距离为流量分配板5厚度的1～3倍；所述流量分配筒4的上端和下端分别设置有第一法兰盘8和第二法兰盘9，所述第一法兰盘8和第二法兰盘9分别与堆芯下支承板3、流量分配板5配合；所述流量分配筒4的环形侧壁的各处壁厚相等，且流量分配板5的厚度与流量分配筒4的环形侧壁的壁厚相等。

在本实施例中，使用时，将第一法兰盘8与流量分配板5经螺钉螺纹连接，也可以焊接在流量分配板5上，所述第二法兰盘9与堆芯下支承板3经螺钉螺纹连接，也可以焊接在堆芯下支承板3上。

实施例3：

如图1-图3所示，一种核电站反应堆的堆内流量分配装置，包括压力容器1、吊篮2和堆芯下支承板3，所述吊篮2和堆芯下支承板3置于压力容器1内，所述吊篮2和压力容器1之间形成环形的下降腔7，所述压力容器1内在堆芯下支承板3下方形成下腔室，还包括如实施例1或实施例2所述分配组件，所述流量分配筒4的上端与堆芯下支承板3的下端连接。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。