[發(fā)明專利]均壓式密度鎖

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910072298.6
• 申請日: 2009-06-16
• 公開（公告）號: CN101572128A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閻昌琪;孫中寧;谷海峰;王升飛;于沛
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種反應(yīng)堆非能動安全系統(tǒng)設(shè)備，具體涉及到安裝在反應(yīng)堆非能動余熱排出系統(tǒng)與主回路系統(tǒng)之間管道回路上的一種均壓式密度鎖結(jié)構(gòu)。

(二)背景技術(shù)

上個世紀80年代，以美國西屋公司為代表的研究機構(gòu)，在反應(yīng)堆的設(shè)計中首次采用了非能動安全技術(shù)，到目前為止，已有很多核電站采用了非能動安全系統(tǒng)保障反應(yīng)堆的安全運行。這些非能動安全系統(tǒng)中一個重要的方法就是密度鎖技術(shù)?！懊芏孺i”這一概念最早是由Babala等人提出的，他們認為存在密度差的兩部分流體之間可以形成一個分界面，在一定條件下這一分界面可以有效地阻止兩部分流體的相互攪混，利用這一原理制成適當?shù)难b置放在有密度差的流體通道中，這樣的裝置具有“鎖住”流體通道的功能，為此把它稱為“密度鎖”。在反應(yīng)堆中，它安裝在反應(yīng)堆主冷卻劑系統(tǒng)與余熱排出系統(tǒng)之間，正常工況下，主冷卻劑和低溫含硼溶液之間形成穩(wěn)定的分層，該分層可以將主回路與余熱排出回路隔離，從而確保反應(yīng)堆的正常運行；一旦發(fā)生事故，密度鎖將自動開啟，含硼溶液注入主冷卻劑系統(tǒng)，使反應(yīng)堆停堆，并通過自然循環(huán)將堆芯熱量帶走。

目前在采用密度鎖技術(shù)的新概念反應(yīng)堆設(shè)計中，反應(yīng)堆置于一個含高濃度硼酸水的巨大冷卻水池中，反應(yīng)堆主冷卻劑系統(tǒng)通過上、下密度鎖與大水池隔離。專利號為JP1123196的日本專利申請文件、專利號為US4939754的專利申請文件、專利號為US4526742的專利申請文件中，以及2005年12月出版的《核動力工程》第26卷第6期中報道的《密度鎖在反應(yīng)堆非能動安全中的作用分析》、2008年1月出版的《核動力工程》第29卷第1期中報道的《密度鎖內(nèi)分層傳熱特性的初步探討》、2009年1月出版的《原子能科學(xué)技術(shù)》第43卷第1期中報道的《密度鎖內(nèi)穩(wěn)態(tài)分層特性的實驗研究》等文獻中，對密度鎖的結(jié)構(gòu)和分層特性都進行了相關(guān)論述。已有的密度鎖結(jié)構(gòu)有以下幾個缺陷：第一、現(xiàn)有的密度鎖結(jié)構(gòu)是由許多兩端開口的小通道組成的，其上方?jīng)]有任何均勻流體流動速度場或消耗流體紊流動能的裝置。當密度鎖上方存在流體流動時，速度的變化將導(dǎo)致密度鎖內(nèi)各通道間壓力出現(xiàn)分布不均的現(xiàn)象，這會導(dǎo)致子通道間形成大環(huán)流，從而破壞流體分層的穩(wěn)定性；第二、由于速度分布不均的存在，速度場變化會引起密度鎖結(jié)構(gòu)各通道間壓力分布變化，因此，在現(xiàn)有的密度鎖結(jié)構(gòu)中，密度分層段的各個小通道內(nèi)分層界面會產(chǎn)生上下振蕩，這導(dǎo)致了密度鎖徑向溫度分布不均，徑向的溫度差會導(dǎo)致小通道內(nèi)流體的徑向傳熱，從而破壞小通道的界面穩(wěn)定性。綜上所述，當密度鎖上方流體流動時，現(xiàn)有的密度鎖結(jié)構(gòu)無法解決由于流場變化所引起的壓力不均問題，從而造成密度鎖通道間的自然循環(huán)、界面振蕩和徑向的溫度分布不均問題。因此，如果能通過改進密度鎖結(jié)構(gòu)的設(shè)計，把密度鎖技術(shù)應(yīng)用到技術(shù)成熟的分散式布置的壓水堆中，則對提高反應(yīng)堆安全性和經(jīng)濟性有很大幫助。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能有效地均勻密度鎖分層段上方的流體的壓力，能保證反應(yīng)堆在正常運行工況下密度鎖內(nèi)冷熱流體的穩(wěn)定分層，并能有效的隔離主冷卻系統(tǒng)和非能動余熱排出系統(tǒng)的均壓式密度鎖。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

它包括恒溫段、密度分層段，所述的恒溫段由帶有冷卻水入口和冷卻水出口的恒溫段外殼體、位于恒溫段外殼體內(nèi)的恒溫段管束組成，所述的密度分層段由密度分層段殼體、位于密度分層段殼體內(nèi)的密度分層段管束組成，密度分層段連接于恒溫段的上方；在密度分層段上方設(shè)置紊流均壓段，所述的紊流均壓段由紊流均壓段殼體和安裝與紊流均壓段殼體內(nèi)的打孔圓錐結(jié)構(gòu)組成，在打孔圓錐結(jié)構(gòu)上開有圓孔，在圓孔外側(cè)布置擾流翼。

本發(fā)明還可以包括：

1、紊流均壓段殼體內(nèi)壁上有支撐圓環(huán)，所述的打孔圓錐結(jié)構(gòu)與支撐圓環(huán)的相接處采用焊接的方式連接，打孔圓錐結(jié)構(gòu)的底圓與均壓段殼體內(nèi)壁面相切。

2、支撐圓環(huán)與密度分層段的密度分層段管束的上管板之間有一定的距離。

3、在密度分層段內(nèi)，密度分層段管束的最大節(jié)圓與密度分層段殼體內(nèi)壁面相切，密度分層段管束上部四分之一處的管壁上布置有倒刺，倒刺的長度為密度分層段管束的單元流動通道邊長的1/4，密度分層段管束下部二分之一處的管壁上橫向開有扁孔。

4、所述的倒刺與密度分層段管束之間呈30度夾角。

5、所述的扁孔有5-10層。