[發(fā)明專利]一種適用于球形燃料和高溫冷卻劑的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010187180.4
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111370146B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張宏亮;李翔;楊洪潤;方才順;劉曉;楊敏;田俊科;羅英;熊功淵;楊曉晨;柴曉明;嚴(yán)明宇;王留兵;杜華;李滿昌;胡雪飛;吳冰潔
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核動力研究設(shè)計院
• 主分類號: G21C3/12
• 分類號: G21C3/12;G21C15/12
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 唐邦英

本發(fā)明公開了一種適用于球形燃料和高溫冷卻劑的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)，包括反應(yīng)堆容器，反應(yīng)堆容器內(nèi)設(shè)置有堆內(nèi)構(gòu)件，堆內(nèi)構(gòu)件包括金屬堆內(nèi)構(gòu)件和石墨構(gòu)件，其中石墨構(gòu)件設(shè)置在金屬堆內(nèi)構(gòu)件內(nèi)，石墨構(gòu)件內(nèi)包設(shè)有球形燃料組件且同時為控制棒、堆內(nèi)測量、裝換料開設(shè)通道，石墨構(gòu)件，金屬堆內(nèi)構(gòu)件包括設(shè)置在上部的上圍筒組件、設(shè)置在上圍筒部件下方的堆芯圍筒組件，上圍筒組件和堆芯圍筒組件之間可拆卸連接。本發(fā)明通過改進金屬堆內(nèi)構(gòu)件和石墨構(gòu)件之間的結(jié)構(gòu)，使得金屬堆內(nèi)構(gòu)件能夠包容和定位石墨構(gòu)件，有效解決石墨構(gòu)件和金屬材料之間線膨脹系數(shù)差異大引起的石墨構(gòu)件和金屬構(gòu)件之間出現(xiàn)移位的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及反應(yīng)堆領(lǐng)域，具體涉及一種適用于球形燃料和高溫冷卻劑的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

高溫冷卻劑是第四代反應(yīng)堆的標(biāo)志性指標(biāo)之一，冷卻劑可為液態(tài)金屬、熔鹽及氦氣、二氧化碳等。采用高溫冷卻劑、球形燃料具有經(jīng)濟性好、安全性高、可持續(xù)發(fā)展等諸多特點，同時也存在很多技術(shù)難點。

采用球形燃料的高溫反應(yīng)堆內(nèi)部設(shè)置有石墨結(jié)構(gòu)件，石墨既作為反射層和慢化劑，又作為結(jié)構(gòu)件。石墨具有散體性，密度小于冷卻劑，線膨脹系數(shù)與金屬材料存在很大差異，還要考慮測量、控制棒導(dǎo)向及落棒、裝卸料等問題，對于反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了很高的要求。因此，提出一種適用于球形燃料和高溫冷卻劑的全新反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)是非常有必要的。。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于球形燃料和高溫冷卻劑的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)，該反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)通過改進金屬堆內(nèi)構(gòu)件和石墨構(gòu)件之間的結(jié)構(gòu)，使得金屬堆內(nèi)構(gòu)件能夠包容和定位石墨構(gòu)件，有效解決石墨構(gòu)件和金屬材料之間線膨脹系數(shù)差異大引起的石墨構(gòu)件和金屬構(gòu)件之間出現(xiàn)移位的問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種適用于球形燃料和高溫冷卻劑的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)，包括反應(yīng)堆容器，反應(yīng)堆容器內(nèi)設(shè)置有堆內(nèi)構(gòu)件，堆內(nèi)構(gòu)件包括金屬堆內(nèi)構(gòu)件和石墨構(gòu)件，其中石墨構(gòu)件設(shè)置在金屬堆內(nèi)構(gòu)件內(nèi)，石墨構(gòu)件內(nèi)包設(shè)有球形燃料組件且同時為控制棒、堆內(nèi)測量、裝換料開設(shè)通道，石墨構(gòu)件，金屬堆內(nèi)構(gòu)件包括設(shè)置在上部的上圍筒組件、設(shè)置在上圍筒部件下方的堆芯圍筒組件，上圍筒組件和堆芯圍筒組件之間可拆卸連接；

石墨構(gòu)件包括沿整個堆內(nèi)構(gòu)件的軸向從上到下設(shè)置的上填充石墨層、上反射石墨層、下反射石墨層，上反射石墨層和下反射石墨層之間還設(shè)置有側(cè)反射石墨層，上填充石墨層設(shè)置在上反射石墨層上，上反射石墨層、下反射石墨層和側(cè)反射石墨層圍合成具有球形空腔的結(jié)構(gòu)，上填充石墨層內(nèi)開設(shè)有冷卻劑排出孔道；石墨構(gòu)件還包括設(shè)置在反應(yīng)堆容器底封頭內(nèi)的用以減少反應(yīng)堆內(nèi)冷卻劑的下部石墨層；

上填充石墨層設(shè)置在上圍筒組件的上圍筒內(nèi)，上填充石墨層和上圍筒組件沿堆內(nèi)構(gòu)件軸向方向鎖緊定位設(shè)置；上反射石墨層、側(cè)反射石墨層和下反射石墨層均設(shè)置在堆芯圍筒組件的堆芯圍筒內(nèi)，上反射石墨層、側(cè)反射石墨層均和堆芯圍筒組件沿堆內(nèi)構(gòu)件的周向方向鎖緊定位設(shè)置，下反射石墨層和堆芯圍筒組件沿堆內(nèi)構(gòu)件的周向方向和軸向方向鎖緊定位設(shè)置。

將上填充石墨層和上圍筒組件沿堆內(nèi)構(gòu)件軸向方向鎖緊定位設(shè)置具體為，上圍筒組件內(nèi)設(shè)置有壓緊板，上填充石墨層設(shè)置在壓緊板下，在壓緊板和上填充石墨層之間設(shè)置有第一軸向定位裝置。

將上填充石墨層和上圍筒組件沿堆內(nèi)構(gòu)件軸向方向鎖緊定位設(shè)置具體為，上圍筒組件內(nèi)設(shè)置有壓緊板，上填充石墨層設(shè)置在壓緊板下，上填充石墨層沿著堆內(nèi)構(gòu)件的周向均分為多層，沿著堆內(nèi)構(gòu)件的徑向均為多組上填充石墨塊，上填充石墨層和壓緊板之間還設(shè)置有多個壓緊塊，多個壓緊塊沿著堆內(nèi)構(gòu)件的周向均勻分布為且和多組上填充石墨塊位置一一對應(yīng)，壓緊板和每個壓緊塊之間均設(shè)置有第二軸向上定位裝置，壓緊板和每個壓緊塊之間通過第二軸向上定位裝置間隙配合，每個壓緊塊和每組上填充石墨塊之間設(shè)置有第二軸向下定位裝置，壓緊塊和每組上填充石墨塊通過第二軸向下定位裝置間隙配合。