[發明專利]一種控制顆粒下落開關狀態的裝置

有效

• 申請號: 201310141915.X
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103236275A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 李天津;張作義;陳鳳;高志;黃志勇;董玉杰;李富;吳宗鑫
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G21C7/08
• 分類號: G21C7/08;G21C9/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛

技術領域

本發明涉及核反應堆工程與安全技術領域，特別涉及一種控制顆粒下落開關狀態的裝置。

背景技術

目前，球床高溫氣冷堆具有兩套反應性控制與停堆系統，即控制棒系統和吸收球停堆系統，用于確保反應堆的運行安全和停堆。吸收球停堆系統具有落球停堆及氣力輸送回球備用的功能。

吸收球停堆系統的落球停堆功能可以通過向堆芯反射層落球孔道中落入適量含有能吸收中子的材料（如碳化硼）的吸收球而實現。當反應堆需要開堆時，反射層孔道中的吸收球（直徑通常5-10mm）需要被泄出送回以備再次使用。吸收球停堆系統的回球可以通過管道氣力輸送返回到位于堆芯上方的吸收球貯存容器（貯球罐）中用于再次使用而實現。貯存容器的工作環境溫度約為250℃。

在先前已建成的球床式10MW高溫氣冷實驗堆中，吸收球下落流量的開關控制使用的是貯球罐底部下料口從上部封堵的結構（參見：黃志勇，刁興中，周慧忠.10MW高溫氣冷實驗堆吸收球停堆系統設備熱態試驗.核科學與工程，2004，24（3）：230-234.及參見：Zhou?H?Z,Huang?Z?Y,Diao?X?Z.Design?and?verification?test?of?the?small?absorber?ball?system?of?the?HTR-10.Nuclear?Engineering?and?Design,2002,218:155-162.）。為防止在貯球罐底部下料口關閉時吸收球被壓碎污染堆芯側反射層，從吸收球開始下落起的整個吸收球下落過程將一直持續到吸收球全部下落完畢而不能中斷。由于不能滿足在吸收球下落過程中允許中斷吸收球下落的需要，因此給反應堆的調試和運行帶來較大不便。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是在球床高溫堆吸收球下落過程中，如何實現控制吸收球中斷下落時防止壓碎吸收球。

（二）技術方案

為了解決上述問題，本發明提供了一種控制顆粒下落開關狀態的裝置，所述裝置利用顆粒堆積休止角原理，使得在顆粒下落過程中關閉閥頭時可有效防止壓碎顆粒。

本發明的控制顆粒下落開關狀態的裝置包括貯存容器，還包括貯存容器連接段、下料孔板、傳動桿、傳動桿保護套管、導向托盤、閥頭；所述貯存容器連接段與貯存容器底部連接，所述下料孔板固定連接于貯存容器連接段底部出口，所述下料孔板設有下料孔；所述下料孔板中心軸線設置傳動桿保護套管；所述傳動桿設置于傳動桿保護套管內；所述導向托盤設置于傳動桿保護套管下端；所述閥頭連接在傳動桿末端；所述下料孔板、傳動桿保護套管、導向托盤及閥頭為同軸設置。

進一步地，所述控制顆粒下落開關狀態的裝置還包括底座料斗、擋塊、鎖緊螺母、迷宮密封結構、固定環、閥頭密封片；所述底座料斗連接于貯存容器連接段底部端面；所述底座料斗內表面設有擋塊；所述閥頭通過鎖緊螺母連接在傳動桿末端；所述閥頭密封片由固定環固定于貯存容器連接段底部；所述閥頭與下料孔板下部外壁及傳動桿保護套管內壁均設置迷宮密封結構。

其中，所述貯存容器橫截面形狀可為圓形、矩形、正方形等，但不限于前述形狀，所述貯存容器連接段與貯存容器底部相連接。

其中，所述貯存容器連接段內邊界顆粒流動面為錐面。

其中，所述下料孔板連接固定于貯存容器連接段底部出口，設置下料孔用于顆粒流動下落，下料孔板中心軸線設置傳動桿保護套管用于保護傳動桿及運動導向。

優選地，所述下料孔板的下料孔可設置為扇形孔，也可設置為長圓孔或圓孔。設置下料孔的最小尺寸不小于顆粒直徑的5倍，以便顆粒順暢流動而不堵塞。設置相鄰下料孔之間的金屬壁厚度不大于顆粒直徑的3倍，以便于顆粒均勻流動。

其中，所述傳動桿保護套管頂端固定于貯存容器內，所述導向托盤為靜止件，傳動桿上下運動帶動閥頭在底座料斗內上下運動。所述導向托盤設置在傳動桿保護套管下端，用于顆粒流動導向以及承載顆粒產生的重力方向的載荷。

其中，所述底座料斗與貯存容器連接段通過螺栓連接，其內表面設置擋塊用于限制閥頭下極限位，以防止顆粒流動空間因超設計基準事故工況而發生堵塞。

其中，為擴展該結構的適用性，設置迷宮密封結構、固定環、閥頭密封片，以利于限制顆粒貯存容器與底座料斗之間的氣體泄漏量。