堆腔注水系统及其反应堆压力容器的上挂式保温模块

技术领域

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种核电厂的堆腔注水系统及其反应堆压力容器的上挂式保温模块。

背景技术

压水堆核电厂发生严重事故后，反应堆堆芯将逐渐熔化并在反应堆压力容器下封头形成高温熔池，此时如果熔池的热量没有被有效导出，高温熔融物将熔穿下封头，通过破口进入堆坑。

高温熔融物与堆腔内的混凝土发生反应，释放出大量的不凝结气体(H2、CO2、CO等)。这会给安全壳带来两种后果：

a)安全壳因不凝气体持续聚集导致安全壳超压失效，放射性物质进入大气；

b)熔融物将底板熔穿，放射性物质进入地基，污染土壤和地下水。

熔融物堆内滞留策略为堆芯熔化后应对措施，是三代反应堆标志性特征。在堆芯熔融事故发生后，堆腔注水系统开始向堆腔内注水，对反应堆压力容器外部进行冷却以保持其完整性，从而将堆芯熔融物滞留于反应堆压力容器中。

反应堆压力容器保温层为堆腔注水系统重要的一部分，为堆腔注水系统提供环腔流道，使冷却水从保温层底部进入环腔流道，冷却反应堆压力容器，产生的汽水混合物从接管保温的排汽口排出，从而实现堆芯熔融物的堆内滞留。

目前，国内外采用的堆腔注水系统反应堆压力容器筒体段保温层均通过固定在堆坑预埋件上的支承件进行固定，其中流道衬板通过螺栓与侧向支承件连接固定，侧向支承件与堆坑预埋件通过焊接固定。

筒体段保温层支承方案，需在堆坑土建结构完成交付后，再进行反应堆压力容器保温侧向支承件的焊接和调整，最后进行流道衬板和保温层块的安装。由于保温层侧向支承件数量多、安装精度高、空间狭窄，堆坑内保温层安装工期普遍在6个月以上。

特别在采用开顶法施工后，RPV(反应堆压力容器)保温安装工作处于关键路径，在工程进度、质量等方面的风险防控难度将更加突出。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种堆腔注水系统及其反应堆压力容器的上挂式保温模块。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种反应堆压力容器的上挂式保温模块，包括保温组件、以及上支撑结构；

所述保温组件设有供反应堆压力容器从上端放入的保温腔；

所述上支撑结构设置在所述保温组件的上端，以挂设到外侧的支撑。

在一些实施例中，所述上支撑结构包括在所述保温组件的上端向外侧设置的若干个挂耳；或，所述上支撑结构包括在所述保温组件的上端外圈设置的环形挂环。

在一些实施例中，所述上支撑结构的下侧为平面；或，所述上支撑结构上设有用于支撑的滚轮。

在一些实施例中，所述保温组件包括流道衬板，所述流道衬板包括筒状体和位于所述筒状体下端的下封头。

在一些实施例中，所述保温模块还包括在所述保温组件的底部设置的水平限位结构，以限定所述保温组件水平方向的位移。

在一些实施例中，所述水平限位结构包括底座和在所述保温组件的底部周圈分布的若干水平限位器，堆坑的底部对所述底座提供支撑，所述水平限位器与底座连接。

在一些实施例中，所述底座的上端沿保温组件的底部外围设有环板，所述水平限位器安装在所述环板上，并与所述流道衬板的底部外圈相抵。

在一些实施例中，所述保温组件包括位于所述流道衬板外侧的保温层。

在一些实施例中，所述流道衬板的外壁设有供保温层安装的安装结构。

在一些实施例中，所述安装结构包括在所述流道衬板的外壁面沿轴向分布的若干环形支撑环。

在一些实施例中，所述保温层包括若干块，相邻所述支撑环之间设置有至少一块所述保温层。

在一些实施例中，所述保温层与所述流道衬板之间留有间隙。

在一些实施例中，所述保温组件的底部设有进水口。

一种核电厂堆腔注水系统，包括所述的保温模块。

在一些实施例中，所述堆腔注水系统包括堆坑，所述保温模块设置在所述堆坑内，所述堆坑的上端外周对所述上支撑结构支撑。

在一些实施例中，所述堆坑的上端外周设有支撑垫，所述上支撑结构设置在所述支撑垫上。

在一些实施例中，所述保温模块还包括在所述保温组件的底部设置的水平限位结构，以限定所述保温组件水平方向的位移。

在一些实施例中，所述水平限位结构包括底座和在所述保温组件的底部周圈分布的若干水平限位器，堆坑的底部对所述底座提供支撑，所述水平限位器与底座连接。

在一些实施例中，所述底座的上端沿保温组件的底部外围设有环板，所述水平限位器安装在所述环板上，并与所述保温组件的底部外圈相抵。

实施本发明的堆腔注水系统及其反应堆压力容器的上挂式保温模块，具有以下有益效果：带有上支撑结构的整体式保温模块实现了在核岛厂房外预制、组装后再整体吊装到堆坑调整固定，吊装后上支撑结构在上端形成支撑，将保温模块挂设，提升了保温模块的稳定性，安装方式简单快捷，堆坑内安装调整工期将缩短至一个月内，显著提高施工效率，提升机组的经济性和竞争力。

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是本发明实施例中的堆腔注水系统的反应堆压力容器和上挂式保温模块组装后的结构示意图。

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。

如图1所示，本发明一个优选实施例中的核电厂堆腔注水系统包括堆坑10和设置在堆坑10内的保温模块20，堆坑10采用土建结构，通常采用混凝土建制，堆坑10形成有供保温模块20放进的堆孔11。

保温模块20为一体化结构，与堆坑10没有需要连接固定的结构关系，可以采用吊装的方式放进堆孔11，就能得到支撑和定位，大幅缩短保温模块20在堆坑10现场的安装调整工期。在保温模块20安装后，可以再将反应堆压力容器30吊装放入到保温模块20内，反应堆压力容器30的上端可以被堆坑10的上侧支撑。

优选地，保温模块20为上挂式保温模块20，包括保温组件21、以及上支撑结构22，让上支撑结构22与保温组件21为整体结构，可以实现在核岛厂房外提前预制和安装，再整体吊装到堆坑10内。

保温组件21设有供反应堆压力容器30从上端放入的保温腔，在本实施例中，保温组件21包括流道衬板211，以及位于流道衬板211外侧的保温层212，流道衬板211内侧形成保温腔，供反应堆压力容器30从上端放入，让保温模块20的保温组件21与反应堆压力容器30之间形成环腔流道。

流道衬板211包括筒状体2111和位于筒状体2111下端的下封头2112，筒状体2111和下封头2112焊接或组装后形成一体连接结构，便于整体吊装。筒状体2111和下封头2112为衬板结构，材料为304不锈钢，厚度通常为10mm，也可为8mm、12mm、15mm等厚度，而流道衬板211上端的厚度则可以加厚，提升与上支撑结构22的连接强度。

流道衬板211可以从下端套设到反应堆压力容器30上，保温层212设置在流道衬板211的外侧，保温层212为金属反射型保温层，其主体材料为304不锈钢，可以起到隔热的作用。

上支撑结构22设置在筒状体2111的上端，以挂设到外侧的支撑，具体地，在本实施例中，可以挂设到堆坑10的上侧，让堆坑10对上支撑结构22形成支撑。

优选地，堆坑10的上端外周设有环形的支撑垫12，当然，支撑垫12也可呈块状，在堆坑10的上端外周分布。上支撑结构22设置在支撑垫12上，实现保温模块20在堆坑10的挂设，同时，反应堆压力容器30外圈的挂台31也可以挂设到支撑垫12上，让支撑垫12同时对反应堆压力容器30和上支撑结构22支撑。

上支撑结构22在上端形成支撑，将保温模块20挂设，让保温模块20的上两端都得到了定位，提升了保温模块20的稳定性。

保温模块20的支撑采用上挂式结构，保温模块20在放入堆坑10后，与堆坑10形成堆坑10通风的空间，同时，在反应堆压力容器30放入保温模块20后，保温模块20与反应堆压力容器30之间形成环腔流道。流道衬板211为杯状结构，且外部具有加强支撑，在遇到事故工况下能承受载荷，保证流道完整性。

在保温组件21的底部上设有进水口2113，在本实施例中，进水口2113设置在保温层212上，在事故工况下，向堆坑10内注水，可以供堆坑10内的冷却水从下端进入到环腔流道，由下向上淹没反应堆压力容器30，实现对反应堆压力容器30的冷却。

正常运行时，保温模块20可以起保温效果，减少反应堆压力容器30的热量损失，在堆芯熔融事故发生时，堆腔注水系统开始向堆坑10内注水，冷却水从保温模块20进入保温模块20与反应堆压力容器30之间形成的环腔流道，冷却反应堆压力容器30，产生的汽水混合物从接管保温的排汽口排出，从而实现堆芯熔融物的堆内滞留。

在一些实施例中，上支撑结构22包括在筒状体2111的上端向外侧设置的多个挂耳，挂耳在筒状体2111的上端外周间隔均匀分布，挂耳可以挂到支撑垫12的上侧，让支撑垫12对保温模块20的上端支撑，使保温模块20挂设到支撑垫12上。

在其他实施例中，上支撑结构22也可包括在筒状体2111的上端外圈设置的环形挂环，挂环可以挂到支撑垫12的上侧，让支撑垫12对保温模块20的上端支撑，使保温模块20挂设到支撑垫12上。

上支撑结构22可以采用焊接的方式与筒状体2111连接，也可采用锁合的方式与筒状体2111连接，在挂设到堆坑10上后，起到挂设支承保温模块20的作用。

优选地，上支撑结构22的下侧为滑动平面，在机组温度升高膨胀后，可允许其在支承环的上法兰面有一定的径向热位移，以吸收整个保温模块20的径向膨胀。在其他实施例中，为了让上支撑结构22能径向调整位置，上支撑结构22上也可设置用于支撑的滚轮结构，可以在热膨胀时，沿径向滚动，吸收整个保温模块20的径向膨胀。进一步地，保温模块20的下端竖直方向不固定，整个保温模块20在竖直方向在热膨胀时可以自由向伸缩。

在一些实施例中，流道衬板211的外壁设有供保温层212安装的安装结构213，方便零散的保温层212在安装到流道衬板211外侧的安装固定。安装结构213包括在流道衬板211的外壁面沿轴向分布的若干环形支撑环2131，每一环形支撑环2131沿流道衬板211的外周壁设置，焊接固定，一方面用于安装支承金属保温层212，另一方面起到加强流道的筒状体2111和下封头2112的刚度、强度的作用。

支撑环2131将流道衬板211外侧面沿高度方向分割成若干块，进一步地，保温层212包括若干块，相邻支撑环2131之间设置有一块或多块保温层212，可以将保温层212一块块地安装，便于控制保温层212与流道衬板211之间的相对位置。

进一步地，在保温层212安装固定后，与流道衬板211之间预留一定的间隙，以吸收两者之间的周向热膨胀差和制造安装误差。安装结构213的外形也可为在流道衬板211外壁面形成的网格状结构，或者在流道衬板211的外壁面沿周向分布的若干筋条，将流道衬板211的外侧面分隔呈若干区域，供保温层212分别安装。

在一些实施例中，保温模块20还包括在保温组件21的底部设置的水平限位结构24，以在底部限定保温组件21水平方向的位移，可以限制保温模块20悬挂后在正常工况和地震工况下的水平摆动，提升保温模块20的稳定性。

进一步地，水平限位结构24包括底座241和在保温组件21的底部周圈分布的若干水平限位器242，底座241置于堆坑10的底部，让堆坑10的底部对底座241提供支撑，水平限位器242与底座241连接，让保温组件21的底部在周向各方向均能得到水平限位器242的水平限位支撑，让各方向的水平限位得到平衡。

优选地，底座241的上端沿保温组件21的底部外围设有环板，水平限位器242通过螺栓等锁固件固定安装在底座241的环板上，与保温组件21的底部外圈相抵，限定保温组件21水平方向的位置。当然，也可取消环板，让水平限位器242直接安装在底座241的上端。

可以理解地，在其他实施例中，水平限位器242也可设置在保温组件21的底部，依靠水平限位器242与底座241的配合，限定保温组件21在水平方向的位置。

通常，周向上分布的水平限位器242的数量为4～8个，在下封头2112底部设有流道衬板延长段，水平限位器242在延长段的周向布置。

为了限定水平限位器242与保温组件21的位置稳定，延伸段的外壁上设有开槽，每一水平限位器242对应一个开槽，可以供水平限位器242嵌入，在热态下，水平限位器242与开槽的底面之间理论上是0间隙配合，可有效限制保温模块20在正常工况和地震工况下的水平摆动。

同时，水平限位器242的上部与流道衬板的延伸段预留一定的间隙，以便整个保温组件21热膨胀时，保温组件21会在竖直方向产生膨胀，该间隙可以让保温组件21自由向下伸缩。

一体化的保温模块20结构，取消了传统的现场分块式焊接支承，改为保温组件21、上支撑结构22的整体支承结构，实现了保温模块与土建结构的解耦，大大简化现场预埋工作量及接口，实现了在核岛厂房外预制、组装后再整体吊装到堆坑10调整固定，堆坑10现场安装工作由传统的“分体式安装”优化为“整体式吊装”，堆坑10内安装调整工期将缩短至一个月内，显著提高施工效率，提升机组的经济性和竞争力。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。