[發明專利]一種可實現熱輻射散熱的核反應堆隔熱裝置

有效

• 申請號: 201911407716.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111081395B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 張宏亮;余紅星;柴曉明;李寧;劉曉;王留兵;饒琦琦;王金雨;蘇東川;曾暢;全標;張卓華;何曉強;馬譽高
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C11/08
• 分類號: G21C11/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 閆兆梅

本發明屬于核反應堆技術領域，具體涉及一種可實現熱輻射散熱的核反應堆隔熱裝置。本發明包括步進式驅動電機、傳動齒輪組、旋轉架、隔熱屏蔽弧形板、固定架以及輔助緊固件，驅動電機是整個系統結構的執行單元，與傳動齒輪組連接，通過接收控制系統的指令進行動作，驅動傳動齒輪組進行轉動，驅動傳動齒輪組與旋轉架連接，旋轉架與隔熱屏蔽弧形板連接；固定架安裝在反應堆容器的底部。本發明布置在堆芯外圍，通過運動機構即可實現反應堆保溫隔熱和輻射散熱，集反應堆隔熱和屏蔽功能為一體，有效簡化反應堆結構并實現本發明的多用途應用。

技術領域

本發明屬于核反應堆技術領域，具體涉及一種可實現熱輻射散熱的核反應堆隔熱裝置。

背景技術

小型核反應堆具有長壽期甚至全壽期無換料、高固有安全性、高功率體積重量比、系統設備簡單可靠等技術特點，結合熱電偶發電、熱聲電發電、熱光伏發電等多種先進發電技術技術實現熱電轉換，可廣泛應用于水下空間站、陸上應急救災、島礁供電及海水淡化、海上能源開采、小型城市供電供熱等領域作為能源供應選項。

為了保證反應堆的熱效率，一般會在反應堆容器外部設置保溫隔熱結構，阻止反應堆堆芯產生的熱量外泄導致反應堆的可利用熱功率和轉換溫度降低，改善系統空間的環境條件。目前實現工程應用的核反應堆如壓水堆等常用的隔熱保溫結構多為固定式的保溫層結構，保溫層可劃分為填充保溫材料的保溫層或金屬反射型層。填充保溫材料的保溫層為較早使用的隔熱保溫結構，一般由保溫耐輻照玻璃棉氈、薄不銹鋼板、緊固件等組合構成。后期發展起來的金屬反射型保溫層，利用了鏡面反射原理，通過對不銹鋼薄片表面打磨光亮，將堆芯外泄出的能量反射回去，實現良好的絕熱效果。與填充保溫材料的保溫層不同的是，金屬型保溫層利用空間合理布置，在嚴重事故工況下，保溫層在壓力容器外部形成一個特定的環形流道，使得應急冷卻水可以通過應急冷卻系統的管道進入該環形流道充分冷卻壓力容器下封頭，并且將因冷卻而產生的蒸汽從環形流道的頂部自由排出，避免壓力容器下封頭被堆芯的熔融物熔穿，緩解嚴重事故的后果。

對于小型核反應堆如熱管反應堆的研究，國內外相關研究單位均進行了大量的研究，但是公開報道的都大多為宏觀性的報道，對于本發明所提及的一種可實現熱輻射散熱的核反應堆隔熱系統結構并未有詳細描述。

稀土族元素因其特有的鑭系收縮特性，以其為材料基體可以開發一系列特種工況條件下使用的新型熱障保溫材料，例如飛機葉片配套用高溫區稀土基熱障涂層材料(鑭，釔，釓)以及稀土基復合氣溶膠型優良保溫材料(導熱系數：0.048-0.028W/(m·K))。在核領域，稀土族元素中釤銪釓幾個元素具有非常優異的輻射屏蔽能力，尤其是稀土元素釓的熱(n,γ)截面更高達46000barn(已知元素最大，高¹⁰B，⁶Li一個數量級)；鋯酸基鈦酸基稀土材料有非常優異耐輻照性能，其中最具代表的鋯酸釓鉺的抗輻照理論計算值達到3萬年。

發明內容

本發明解決的技術問題：

本發明針對小型核反應堆多用途多功能需求，提出一種可實現熱輻射散熱的核反應堆隔熱裝置，布置在堆芯外圍，通過運動機構即可實現反應堆保溫隔熱和輻射散熱，同時采用隔熱屏蔽一體化的新型材料還可實現系統結構的輻射屏蔽功能，集反應堆隔熱和屏蔽功能為一體，有效簡化反應堆結構并實現本發明的多用途應用。

本發明采用的技術方案：

一種可實現熱輻射散熱的核反應堆隔熱裝置，包括步進式驅動電機、傳動齒輪組、旋轉架、隔熱屏蔽弧形板、固定架以及輔助緊固件，驅動電機是整個系統結構的執行單元，與傳動齒輪組連接，通過接收控制系統的指令進行動作，驅動傳動齒輪組進行轉動，驅動傳動齒輪組與旋轉架連接，旋轉架與隔熱屏蔽弧形板連接；固定架安裝在反應堆容器的底部。

所述傳動齒輪組為圓柱形直齒，或圓錐形直齒。

傳動齒輪組連接驅動電機和旋轉架，控制隔熱屏蔽弧形板的閉合和開啟。