專利名稱:帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于核電安全設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種逆推式反應(yīng)堆壓力容器及其堆內(nèi)構(gòu)件。
背景技術(shù)：
核電站反應(yīng)堆壓力容器、堆內(nèi)構(gòu)件和堆內(nèi)構(gòu)件控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是核電廠最為重要的安全相關(guān)設(shè)備，是核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的核心部分，是核蒸汽供應(yīng)的主要熱源。反應(yīng)堆壓力容器與堆內(nèi)構(gòu)件的反應(yīng)性控制和控制棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在正常工況下進(jìn)行開/停堆與功率調(diào)整，在事故工況下執(zhí)行安全停堆。
目前壓水堆常用的反應(yīng)堆壓力容器及其堆內(nèi)構(gòu)件和堆內(nèi)構(gòu)件控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要包括特種鋼制反應(yīng)堆壓力容器、燃料組件、控制棒、中子源組件、控制棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、其他堆內(nèi)儀表與組件?？刂瓢趄?qū)動(dòng)系統(tǒng)一般位于反應(yīng)堆壓力容器的頂部，采用電磁力控制的鉤爪進(jìn)行控制棒的插入和拔出。在事故工況下，斷電瞬間電磁力消失，鉤爪脫鉤，控制棒在重力作用下插入，從而實(shí)行安全停堆。但根據(jù)以往核電廠的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，在事故工況下(一般為地震工況)控制棒下落的過程中，由于堆內(nèi)構(gòu)件的移位，可能會(huì)發(fā)生卡棒事故，控制棒無(wú)法插入，造成嚴(yán)重后果。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種逆推式反應(yīng)堆壓力容器及其堆內(nèi)構(gòu)件，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為:
一種帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器，其包括反應(yīng)堆壓力容器頂封頭、反應(yīng)堆壓力容器主體、反應(yīng)堆壓力容器底封頭、主隔離板、次隔離板、輸入輸出管嘴、燃料組件托盤、漸變式控制棒、堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱、高性能液壓千斤頂、高性能液壓千斤頂動(dòng)力與信號(hào)管線、中子吸收體；
反應(yīng)堆壓力容器頂封頭通過螺栓與反應(yīng)堆壓力容器主體連接，反應(yīng)堆壓力容器主體與反應(yīng)堆壓力容器底封頭一體鑄造；主隔離板和次隔離板焊接于反應(yīng)堆壓力容器底封頭，主隔離板和次隔離板的平面為水平向，且主隔離板位于次隔離板上方；高性能液壓千斤頂坐落于次隔離板上；漸變式控制棒坐落于主隔離板上，其下端插入主隔離板上的限位槽，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭的限位槽；堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱焊接于反應(yīng)堆壓力容器底封頭，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭的限位槽；燃料組件托盤位于主隔離板上方，其上開有若干個(gè)孔，漸變式控制棒、堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱從中穿過，燃料組件托盤下端與高性能液壓千斤頂上端連接；中子吸收體位于反應(yīng)堆壓力容器主體、反應(yīng)堆壓力容器底封頭、主隔離板、次隔離板形成的空腔里；高性能液壓千斤頂動(dòng)力與信號(hào)管線與高性能液壓千斤頂連接且穿過反應(yīng)堆壓力容器底封頭與外部動(dòng)力與信號(hào)系統(tǒng)連接；反應(yīng)堆壓力容器主體開有若干個(gè)輸入輸出管嘴。[0008]所述漸變式控制棒，從下至上，其控制棒的中子吸收能力為“高一中一低”;其高吸收區(qū)為Ag-1n-Cd合金，中吸收區(qū)為不銹鋼加Ag-1n-Cd合金,低吸收區(qū)為不銹鋼加Ag-1n-Cd合金；漸變式控制棒8外包有不銹鋼包殼。
所述的主隔離板上坐落有中子源組件、可燃毒物吸收組件、儀器儀表組件，其下端均插入主隔離板上的限位槽，上端均穿過燃料組件托盤上的孔插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭的限位槽。
所述燃料組件托盤由不銹鋼制成，其上的限位槽內(nèi)插有燃料組件。
所述燃料組件為帶鋯合金包殼的鈾陶瓷燃料棒組件。
所述反應(yīng)堆壓力容器頂封頭由不銹鋼制成，其厚度為4.5cm ;所述反應(yīng)堆壓力容器主體由不銹鋼制成，其厚度為4.5cm;所述反應(yīng)堆壓力容器底封頭由不銹鋼制成，其厚度為 4cm。
所述主隔離板由不銹鋼制成，其厚度為4.5cm ;所述次隔離板由不銹鋼制成，其厚度為2cm。
所述堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱下端焊接在主隔離板和反應(yīng)堆壓力容器底封頭，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭的限位槽。
所述高性能液壓千斤頂具有在高溫高壓下工作的能力，設(shè)置了斷電啟動(dòng)式泄壓閥，在斷電情況下，其泄壓閥打開，高性能液壓千斤頂卸壓，燃料組件托盤隨之緩慢下降。
所述中子吸收體為鎢包殼的Ag-1n-Cd合金球。
本實(shí)用新型所取得的有益效果為:本實(shí)用新型原創(chuàng)性地提出了“固定的漸變式控制棒+活動(dòng)燃料組件”的概念，并提出了漸變式控制棒的設(shè)計(jì)方案，避免了緊急停堆時(shí)卡棒事故的發(fā)生。所謂漸變式控制棒，是指自下而上，控制棒的中子吸收能力為“高一中一低”。在正常工況下，由位于反應(yīng)堆壓力容器底部的高性能液壓千斤頂推動(dòng)承載燃料組件的燃料組件托盤，通過燃料組件托盤和漸變式控制棒相對(duì)位置的變化來調(diào)整燃料的反應(yīng)速度。在事故工況下，高性能液壓千斤頂斷電喪失承載能力，托盤在自身和燃料組件的重力作用下下落，使燃料組件落入控制棒的高吸收能力區(qū)，從而終止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆的安全停堆。同時(shí)，本實(shí)用新型設(shè)置了多重鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中止屏障，大大降低了堆芯熔融物泄露的概率。


圖1為本實(shí)用新型所述逆推式反應(yīng)堆壓力容器及其堆內(nèi)構(gòu)件剖面圖；
圖中:1、反應(yīng)堆壓力容器頂封頭；2、反應(yīng)堆壓力容器主體；3、反應(yīng)堆壓力容器底封頭；4、主隔離板；5、次隔離板；6、輸入輸出管嘴；7、燃料組件托盤；8、漸變式控制棒；9、堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱；10、中子源組件；11、燃料組件；12、可燃毒物吸收體組件；13、儀器儀表組件；14、高性能液壓千斤頂；15、高性能液壓千斤頂動(dòng)力與信號(hào)管線；16、中子吸收體。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖1所示，本實(shí)用新型所述逆推式反應(yīng)堆壓力容器及其堆內(nèi)構(gòu)件包括反應(yīng)堆壓力容器頂封頭1、反應(yīng)堆壓力容器主體2、反應(yīng)堆壓力容器底封頭3、主隔離板4、次隔離板5、輸入輸出管嘴6、燃料組件托盤7、漸變式控制棒8、堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱9、高性能液壓千斤頂14、高性能液壓千斤頂動(dòng)力與信號(hào)管線15、中子吸收體16 ；
反應(yīng)堆壓力容器頂封頭I通過高強(qiáng)螺栓與反應(yīng)堆壓力容器主體2栓接，反應(yīng)堆壓力容器主體2與反應(yīng)堆壓力容器底封頭3 —體鑄造；主隔離板4和次隔離板5焊接于反應(yīng)堆壓力容器底封頭3，主隔離板4和次隔離板5的平面為水平向，且主隔離板4位于次隔離板5上方；高性能液壓千斤頂14坐落于次隔離板5上；中子源組件10、可燃毒物吸收組件12、儀器儀表組件13坐落于主隔離板4上，其下端插入主隔離板4上的限位槽，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭I的限位槽；漸變式控制棒8坐落于主隔離板4上，其下端插入主隔離板4上的限位槽，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭I的限位槽；堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱9焊接于反應(yīng)堆壓力容器底封頭3，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭I的限位槽；燃料組件托盤7位于主隔離板4上方，其上開有若干個(gè)孔，供漸變式控制棒8、堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱9和其它組件(中子源組組件10、可燃毒物吸收組件12、儀器儀表組件13)穿過，其下端與高性能液壓千斤頂14上端連接，燃料組件11插入燃料組件托盤7上的限位槽內(nèi)；中子吸收體16位于反應(yīng)堆壓力容器主體2、反應(yīng)堆壓力容器底封頭3、主隔離板4、次隔離板5形成的空腔里；高性能液壓千斤頂動(dòng)力與信號(hào)管線15與高性能液壓千斤頂14連接且穿過反應(yīng)堆壓力容器底封頭3與外部動(dòng)力與信號(hào)系統(tǒng)連接；反應(yīng)堆壓力容器主體2開有若干個(gè)輸入輸出管嘴6;
所述反應(yīng)堆壓力容器頂封頭I由不銹鋼制成，其厚度為4.5cm ;其主要作用是用于反應(yīng)堆壓力容器的密閉，其內(nèi)壁帶有用于各種組件的限位槽，用于為各種組件定位；所述反應(yīng)堆壓力容器主體2由不銹鋼制成，其厚度為4.5cm;所述反應(yīng)堆壓力容器底封頭3由不銹鋼制成，其厚度為4cm ;所述主隔離板4由不銹鋼制成，其上為核反應(yīng)區(qū)，其下為非核反應(yīng)區(qū)，其厚度為4.5cm ;所述次隔離板5由不銹鋼制成，用于支撐高性能液壓千斤頂14，同時(shí)為其動(dòng)力與信號(hào)管線·15提供屏蔽，其厚度為2cm ;所述輸入輸出管嘴6是冷卻水進(jìn)入和流出反應(yīng)堆壓力容器的通道，其實(shí)際數(shù)目和位置根據(jù)具體堆型的不同而設(shè)計(jì)，流出的冷卻水向蒸汽發(fā)生器提供高溫高壓水，用于蒸汽的生成；所述燃料組件托盤7由不銹鋼制成，其上有燃料組件插槽，用于承載燃料組件11，其上還有各種貫穿孔，用于各種其他組件穿過，貫穿孔應(yīng)比其他組件的外徑略大，防止組件變形影響托盤移動(dòng)；所述漸變式控制棒8，從下至上，其控制棒的中子吸收能力為“高一中一低”，其高吸收區(qū)為Ag-1n-Cd合金，中吸收區(qū)為不銹鋼加Ag-1n-Cd合金，低吸收區(qū)為不銹鋼加少量Ag-1n-Cd合金，整根漸變式控制棒外包有不銹鋼包殼；所述堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱9下端焊接在主隔離板4和反應(yīng)堆壓力容器底封頭3，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭I的限位槽，用于提高堆內(nèi)結(jié)構(gòu)的剛度，為燃料組件托盤7的移動(dòng)提供導(dǎo)向；所述中子源組件10用于釋放啟動(dòng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的中子；所述燃料組件11為帶鋯合金包殼的鈾陶瓷燃料棒組件；所述可燃毒物吸收體組件12用于吸收可燃毒物；所述儀器儀表組件13用于放置各種儀器儀表；所述高性能液壓千斤頂14具有在高溫高壓下工作的能力，設(shè)置了斷電啟動(dòng)式泄壓閥，在斷電情況下，其泄壓閥打開，高性能液壓千斤頂14卸壓，燃料組件托盤7隨之緩慢下降，在下降過程中，高性能液壓千斤頂14起到了阻尼器的作用，防止燃料組件托盤7下降速度過快對(duì)反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)各種組件和設(shè)備造成的沖擊破壞；所述高性能液壓千斤頂動(dòng)力與信號(hào)管線15，用于向高性能液壓千斤頂14提供動(dòng)力和控制信號(hào)；所述中子吸收體16，具有極強(qiáng)的中子吸收能力，為鎢包殼的Ag-1n-Cd合金球，鎢的熔點(diǎn)極高，在堆芯熔毀事故發(fā)生時(shí)，堆芯熔融物穿透主隔離板的情況下，用于中止熔融物的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，保護(hù)內(nèi)部的合金不至于外流。
本實(shí)用新型使用時(shí)，在反應(yīng)堆廠房中，按前述順序?qū)⒈緦?shí)用新型各組件連接，即可投入使用。通過高性能液壓千斤頂14來控制反應(yīng)性。當(dāng)極端事故工況發(fā)生時(shí)，高性能液壓千斤頂14斷電，由于燃料組件托盤7和燃料組件11的自重，燃料組件11沿堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱9下落至漸變式控制棒8的高吸收區(qū)，從而起到控制作用。萬(wàn)一發(fā)生堆芯熔融，主隔離板4會(huì)包容這些熔融物，而當(dāng)主隔離板4被熔穿后，中子吸收體16會(huì)對(duì)這些熔融物的反應(yīng)性起到控制作用， 大大避免堆芯熔穿的概率。
權(quán)利要求
1.一種帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器，其特征在于:其包括反應(yīng)堆壓力容器頂封頭(1)、反應(yīng)堆壓力容器主體(2)、反應(yīng)堆壓力容器底封頭(3)、主隔離板(4)、次隔離板(5)、輸入輸出管嘴(6)、燃料組件托盤(7)、漸變式控制棒(8)、堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱(9)、高性能液壓千斤頂(14)、高性能液壓千斤頂動(dòng)力與信號(hào)管線(15)、中子吸收體(16); 反應(yīng)堆壓力容器頂封頭(I)通過螺栓與反應(yīng)堆壓力容器主體(2)連接，反應(yīng)堆壓力容器主體(2)與反應(yīng)堆壓力容器底封頭(3)—體鑄造；主隔離板(4)和次隔離板(5)焊接于反應(yīng)堆壓力容器底封頭(3)，主隔離板(4)和次隔離板(5)的平面為水平向，且主隔離板(4)位于次隔離板(5)上方；高性能液壓千斤頂(14)坐落于次隔離板(5)上；漸變式控制棒(8)坐落于主隔離板(4)上，其下端插入主隔離板(4)上的限位槽，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭(I)的限位槽；堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱(9)焊接于反應(yīng)堆壓力容器底封頭(3)，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭(I)的限位槽；燃料組件托盤(7)位于主隔離板(4)上方，其上開有若干個(gè)孔，漸變式控制棒(8)、堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱(9)從中穿過，燃料組件托盤(7)下端與高性能液壓千斤頂(14)上端連接；中子吸收體(16)位于反應(yīng)堆壓力容器主體(2)、反應(yīng)堆壓力容器底封頭(3)、主隔離板(4)、次隔離板(5)形成的空腔里；高性能液壓千斤頂動(dòng)力與信號(hào)管線(15)與高性能液壓千斤頂(14)連接且穿過反應(yīng)堆壓力容器底封頭(3)與外部動(dòng)力與信號(hào)系統(tǒng)連接；反應(yīng)堆壓力容器主體(2)開有若干個(gè)輸入輸出管嘴(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器，其特征在于:所述漸變式控制棒(8)，從下至上，其控制棒的中子吸收能力為“高一中一低”；其高吸收區(qū)為Ag-1n-Cd合金，中吸收區(qū)為不銹鋼加Ag-1n-Cd合金，低吸收區(qū)為不銹鋼加Ag-1n-Cd合金；漸變式控制棒(8)外包有不銹鋼包殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器，其特征在于:所述的主隔離板(4)上坐落有中子源組件(10)、可燃毒物吸收組件(12)、儀器儀表組件(13)，其下端均插入主隔離板(4)上的限位槽，上端均穿過燃料組件托盤(7)上的孔插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭(I)的限位槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器，其特征在于:所述燃料組件托盤(7 )由不銹鋼制成，其上的限位槽內(nèi)插有燃料組件(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器，其特征在于:所述燃料組件(11)為帶鋯合金包殼的鈾陶瓷燃料棒組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器，其特征在于:所述反應(yīng)堆壓力容器頂封頭(1)由不銹鋼制成，其厚度為4.5cm;所述反應(yīng)堆壓力容器主體(2)由不銹鋼制成，其厚度為4.5cm;所述反應(yīng)堆壓力容器底封頭(3)由不銹鋼制成，其厚度為4cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器，其特征在于:所述主隔離板(4)由不銹鋼制成,其厚度為4.5cm ;所述次隔離板(5)由不銹鋼制成,其厚度為2cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器，其特征在于:所述堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱(9)下端焊接在主隔離板(4)和反應(yīng)堆壓力容器底封頭(3)，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭(I)的限位槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器，其特征在于:所述高性能液壓千斤頂(14)具有在高溫高壓下工作的能力，設(shè)置了斷電啟動(dòng)式泄壓閥，在斷電情況下，其泄壓閥打開，高性能液壓千斤頂(14)卸壓，燃料組件托盤(7)隨之緩慢下降。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器，其特征在于:所述中子吸收體(16 )為鎢包殼的Ag-1n-Cd合金球。
專利摘要
本實(shí)用新型屬于核電安全設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種帶堆內(nèi)構(gòu)件的逆推式反應(yīng)堆壓力容器。主隔離板和次隔離板焊接于反應(yīng)堆壓力容器底封頭，主隔離板位于次隔離板上方；高性能液壓千斤頂坐落于次隔離板上；漸變式控制棒坐落于主隔離板上，其下端插入主隔離板，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭；堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱焊接于反應(yīng)堆壓力容器底封頭，其上端插入反應(yīng)堆壓力容器頂封頭；燃料組件托盤位于主隔離板上方，其上開有若干個(gè)孔，漸變式控制棒、堆內(nèi)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向鋼柱從中穿過，燃料組件托盤下端與高性能液壓千斤頂上端連接；中子吸收體位于反應(yīng)堆壓力容器主體、反應(yīng)堆壓力容器底封頭、主隔離板、次隔離板形成的空腔里。
文檔編號(hào)G21C13/00GKCN203134390SQ201320016637
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月14日
發(fā)明者程書劍, 李韶平, 夏祖諷, 黃小林, 王攀 申請(qǐng)人:上海核工程研究設(shè)計(jì)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan