[發明專利]一種反應堆容器的下腔室結構及反應堆容器

有效

• 申請號: 202010582708.8
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111681786B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 田健;王允;張金紅;周翀;傅瑤;鄒楊
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: G21C13/024
• 分類號: G21C13/024;G21C13/02;G21C3/54
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;鄒玲

本發明公開了一種反應堆容器的下腔室結構及反應堆容器，其包括堆芯支撐底板、反應堆容器下封頭和反應堆下腔室入口；其包括的流量分配板圓板與堆芯支撐底板平行固接；流量分配板圓板的徑向寬度小于堆芯支撐底板的徑向寬度；流量分配板圓板的徑向寬度大于等于堆芯支撐底板上分布有孔的圓形區域的直徑、且不與反應堆容器下封頭內部接觸；反應堆下腔室入口設于流量分配板圓板下方區域的反應堆容器下封頭上；其還包括流量分配板上開孔圓板，流量分配板上開孔圓板設有通孔。本發明的下腔室結構有效改善了下腔室的流場特性，避免了下腔室中旋渦的出現，結合堆芯下支撐板對流體進行流量分配，使進入堆芯的流體流量分布達到反應堆設計目標。

技術領域

本發明涉及核反應堆領域，具體涉及一種反應堆容器的下腔室結構及反應堆容器。

背景技術

液態燃料熔鹽核反應堆本體由壓力容器、堆內石墨構件和金屬構件組成，反應堆進口位于壓力容器下封頭底部，出口位于壓力容器上封頭頂部；燃料鹽熔融于載體鹽中，跟隨載體鹽一起流動，燃料鹽與載體鹽流體由反應堆容器底部進入反應堆下腔室后，經堆芯下支撐板進入堆芯，在由石墨組成的堆芯流道內釋放裂變能后，進入上腔室，然后從上腔室頂部出口流出，從而實現熱量轉移(如圖1所示)。

由于液態燃料核反應堆本身的特點，在整個反應堆壽期內，堆芯活性區燃料功率呈中心高徑向方向上逐漸降低的分布形態。在進入堆芯前，液態燃料的流量分布形式具有重要的意義，它關系到堆芯裂變能的順利轉移，直接決定了堆芯熱點位置和熱管因子的大小，從而直接關系到整個反應堆乃至整個核電廠的安全。

由于反應堆容器下封頭一般為(橢)球形或蝶形，其與堆芯下支撐板所圍成的下腔室近似半(橢)球形，當液態燃料從下封頭底部進入下腔室后，直接面對堆芯下支撐板，由于流動方向上受阻，流體會在下腔室內產生大量旋渦，并使得進入堆芯不同孔道的液態燃料流量差異較大。對于液態燃料熔鹽核反應堆，熔鹽作為燃料且帶有熱源，下腔室的渦流及流動死區不僅會造成流動不穩定性還會導致局部溫度偏高，影響堆芯材料性能和反應堆的安全性能。因此，在設計入口位于堆容器下封頭底部的核反應堆時，需要在堆芯下方下腔室內設置流場調節與堆芯流量分配結構，對下腔室內的流體進行流場調節并對進入堆芯通道的流體流量進行分配，以可接受的流量分布進入堆芯活性區，并減少流體壓力的損失和振動的產生。雖然前期液態燃料熔鹽堆堆芯流量分配研究和設計對下腔室渦流和流動死區做了一定程度的抑制，同時也對堆芯入口流量分配進行了優化，但是最終的設計結果不夠理想，還未達到在反應堆上應用的程度(參見“一種液態燃料熔鹽堆堆芯流量分配設計”，核技術，2016年5月，周振華、潘登等)。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術入口位于反應堆底部的反應堆結構中下腔室內的流體產生大量旋渦，并使得進入堆芯不同孔道的液態燃料流量差異較大、分配不均勻的缺陷，而提供一種反應堆容器的下腔室結構及反應堆容器。

本發明的反應堆容器下腔室結構通過流場設計、控制，以及流量分配板的結構設置，調節進入堆芯通道的流體流量，以滿足堆芯通道內流量分配設計要求，實現了堆內無明顯旋渦、且流量分配精確匹配堆芯功率分布的效果。本發明結構設計的流量分配板與堆芯功率分布偏差可降至10％以內。

本發明是通過以下方案來解決上述技術問題的：

一種反應堆容器的下腔室結構，其包括堆芯支撐底板、反應堆容器下封頭和反應堆下腔室入口；所述堆芯支撐底板和所述反應堆容器下封頭合圍形成一下腔室空間；

所述下腔室結構還包括位于所述堆芯支撐底板下方的流量分配板圓板；

所述流量分配板圓板與所述堆芯支撐底板同軸設置、且平行固接；

所述流量分配板圓板的徑向寬度大于等于所述堆芯支撐底板上分布有孔的圓形區域的直徑、且不與所述反應堆容器下封頭內部接觸；

所述反應堆下腔室入口設于所述流量分配板圓板下方區域的所述反應堆容器下封頭上；