用于反应堆的堆顶屏蔽结构的制作方法 专利技术说明

其他产品的制造及其应用技术1.本发明涉及核技术领域，特别涉及一种用于反应堆的堆顶屏蔽结构。背景技术：2.快堆运行时，会产生大量的辐射热，如果这些热量不及时排出，不仅会影响堆顶屏蔽的辐射防护功能，还对其上的操作人员及设备造成高温损伤，因此，需要在反应堆上设置内部形成风道的堆顶屏蔽结构，通过送入冷却风将辐射热及时排出。技术实现要素：3.本技术的发明人发现，堆顶屏蔽结构在使用的过程中，其竖直风道与顶板之间的焊缝会出现裂纹。本技术的发明人进一步研究发现，这是由于堆顶屏蔽结构的强度不足，导致顶板发生轻微变形，从而引起竖直风道与顶板之间的焊缝出现裂纹。4.因此，本技术实施例提供了一种用于反应堆的堆顶屏蔽结构，以避免堆顶屏蔽结构在使用的过程中，其竖直风道与顶板之间的焊缝会出现裂纹。5.本技术实施例提供的堆顶屏蔽结构包括：屏蔽箱体和设置于屏蔽箱体上的通风罩，屏蔽箱体包括：6.环形腔体，环形腔体内形成有沿竖向延伸的多个竖直风道，用于供反应堆的多个主容器接管通过；7.多个筋板，沿径向设置在环形腔体内，以将环形腔体分隔形成相互独立的多个扇形腔体；以及8.多个扇形屏蔽体，每个扇形屏蔽体设置于一个扇形腔体内，每个扇形屏蔽体内部形成有沿水平方向延伸的水平风道，9.其中，屏蔽箱体还包括：至少一个加强件，设置于环形腔体内，环形腔体的顶壁、扇形屏蔽体分别形成用于允许加强件通过的让位孔，加强件分别与环形腔体的顶壁、底壁以及扇形屏蔽体连接。10.如前所述，本技术的发明人发现，堆顶屏蔽结构在使用的过程中，其竖直风道与环形顶板之间的焊缝会出现裂纹。本技术的发明人进一步研究发现，这是由于堆顶屏蔽结构的强度不足，导致环形顶板发生轻微变形，从而引起竖直风道与环形顶板之间的焊缝出现裂纹。本技术通过在环形腔体中设置加强件，加强对环形顶板的支承，能够避免环形顶板变形或至少能够减少环形顶板发生变形的程度。11.进一步地，本技术通过使环形顶板设置让位孔，使加强件通过让位孔与环形顶板相接，能够避免在加强件受热膨胀后增加对环形顶板的抵持力，从而导致环形顶板发生显著变形。附图说明12.通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。13.图1是根据本发明一个实施例的堆顶屏蔽结构的俯视图；14.图2是沿图1中a-a方向的剖视图；15.图3是根据本发明一个实施例的屏蔽箱体的局部示意图；16.图4是根据本发明一个实施例的水平风道的剖面图；17.图5和图6分别示出了屏蔽箱体中设置不同结构的加强件的局部剖面图；18.图7是图2中b区域的局部放大图；19.图8是根据本发明一个实施例的环形密封组件的结构示意图；20.图9是根据本发明一个实施例的环形密封组件的剖面图。21.需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。22.附图标记说明：23.1、通风罩；24.10、屏蔽箱体；101、扇形腔体；1011、第一扇形腔体；1012、第二扇形腔体；1013、第三扇形腔体；1014、第四扇形腔体；102、小扇形区域；103、大扇形区域；25.11、底壁；110、气孔；12、顶壁；13、外环体；14、内环体；15、筋板；151、通风孔；26.16、扇形屏蔽体；160、上水平风道；161、水平风道；162、下水平风道；27.171、充排钠接管风道； 172、温度计接管风道； 1721、安装筒；173、堆内电离室风道； 174、中间热交换器风道； 175、独立热交换器风道；176、一回路钠泵风道；177、装料提升机接管风道；178、卸料提升机接管风道；28.18、通风调节阀；181、第二竖直风道；29.19、屏蔽筒；30.20、加强件；20’、第二加强件；31.21、外筒体；22、内筒体；23、上端板；24、下端板；25、混凝土层；26、钢板层；27、加强筋；32.30、环形密封组件；31、环形下盖；32、环形上盖；33、滑动环；331、阶梯槽；34、密封圈；35、压板；36、连接件。具体实施方式33.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。34.需要说明的是，除非另外定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。35.在本发明实施例的描述中“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。36.本技术实施例提供的堆顶屏蔽结构(或称为通风分配结构)用于反应堆，如快堆中。在一个实施例中，堆顶屏蔽结构用于钠冷快堆。37.参见图1至图3，本发明实施例的堆顶屏蔽结构包括：通风罩1和屏蔽箱体10。通风罩1连接在屏蔽箱体10上。通风罩1与进风管(图中未示出)连通，以向通风罩1中引入冷却空气。38.屏蔽箱体10包括：环形腔体，多个筋板15，以及多个扇形屏蔽体16。39.环形腔体由内环体14、外环体13、环形顶板以及环形底板共同组成。40.环形腔体内形成有沿竖向延伸的多个竖直风道，用于供反应堆的多个主容器接管通过。容易理解，主容器接管与竖直风道之间形成用于供冷却气体流动的环形流道，以对主容器接管进行冷却。41.在一些实施例中，竖直风道可以包括中间热交换器风道174、独立热交换器风道175、一回路钠泵风道176、温度计接管风道172、充排钠接管风道171、液位计接管风道、堆内电离室风道173、装料接管风道、卸料接管风道等。环形腔体内还可以形成有倾斜延伸的多个风道，如装料提升机接管风道177和卸料提升机接管风道178。42.多个筋板15沿径向设置在环形腔体内，以将环形腔体分隔形成相互独立的多个扇形腔体101。在一些实施例中，筋板15的数量可以为多个，例如可以为10个以上。在图示的实施例中，筋板15的数量有15个，15个筋板15将环形腔体分隔形成相互独立的16个扇形腔体101。43.筋板15可以与环形腔体焊接。具体地，参见图1和3，筋板15的上端可以与环形腔体的顶壁12(即环形顶板的下表面)焊接，下端可以与环形腔体的底壁11(即环形底板的上表面)焊接，径向内端可以与环形腔体的径向内壁(即内环体14的径向外表面)焊接，径向外端可以与环形腔体的径向外壁(即外环体13的径向内表面)焊接。容易理解，这些筋板15中有些筋板15与竖直风道连接，换言之，竖直风道将筋板15分成两段。44.每个扇形屏蔽体16设置于一个扇形腔体101内，每个扇形屏蔽体16内部形成有沿水平方向延伸的水平风道161。在一些实施例中，扇形屏蔽体16可以包括6层钢板层，4层混凝土层和1层矿渣棉层。具体地，扇形屏蔽体16自下向上可以依次包括混凝土层、钢板层、混凝土层、钢板层、混凝土层、钢板层、矿渣棉层、钢板层、空气层(即水平风道161)、钢板层、混凝土层以及钢板层。混凝土层可以为蛇纹石混凝土组成。容易理解，在其他实施例中，扇形屏蔽体16可以具有其他形式的屏蔽结构。45.在本技术实施例中，直径较大的竖直风道(如中间热交换器风道174、独立热交换器风道175、一回路钠泵风道176、堆内电离室风道173)的轴线位于筋板15上，竖直风道将筋板15隔成两段，并与这两段相接。46.直径较小的竖直风道(如温度计接管风道172、充排钠接管风道171、液位计接管风道、装料接管风道、卸料接管风道等)位于一个扇形腔体101内，与筋板15无连接。47.特别地，本技术实施例的堆顶屏蔽结构还包括至少一个加强件20，设置于环形腔体内。环形腔体的顶壁12、扇形屏蔽体16分别形成用于允许加强件20通过的让位孔，加强件20分别与环形腔体的顶壁12、底壁11以及扇形屏蔽体16连接。48.如前所述，本技术的发明人发现，堆顶屏蔽结构在使用的过程中，其竖直风道与环形顶板之间的焊缝会出现裂纹。本技术的发明人进一步研究发现，这是由于堆顶屏蔽结构的强度不足，导致环形顶板发生轻微变形，从而引起竖直风道与环形顶板之间的焊缝出现裂纹。本技术通过在环形腔体中设置加强件20，加强对环形顶板的支承，能够避免环形顶板变形或至少能够减少环形顶板发生变形的程度。49.进一步地，本技术通过使环形顶板设置让位孔，使加强件20通过让位孔与环形顶板相接，能够避免在加强件20受热膨胀后增加对环形顶板的抵持力，从而导致环形顶板发生显著变形。50.参见图3，加强件20的数量可以为多个。有些加强件20位于一个扇形腔体101内，与筋板15无连接；有的加强件20的轴线位于筋板15上，加强件20将筋板15隔成两段，并与这两段相接。51.在本技术实施例中，直径较大的竖直风道(如中间热交换器风道174、独立热交换器风道175、一回路钠泵风道176、堆内电离室风道173)的轴线位于筋板15上，竖直风道将筋板15隔成两段，并与这两段相接。52.参见图5和图6，在一些实施例中，加强件20包括：外筒体21和屏蔽件。外筒体21自环形腔体的底壁11向上延伸至环形腔体的顶壁12的让位孔。屏蔽件设置于外筒体21内。其中，外筒体21与环形腔体的顶壁12、底壁11以及扇形屏蔽体16连接。53.容易理解，当加强件20位于一个扇形腔体101内，与筋板15无连接时，该扇形腔体101内的扇形屏蔽体16具有一个让位孔，供外筒体21通过。此时，外筒体21仅与一个扇形屏蔽体16连接。当加强件20的轴线位于筋板15上时，筋板15两侧的扇形屏蔽体16共同形成让位孔，供外筒体21通过。此时，外筒体21与两个扇形屏蔽体16连接。54.在一些实施例中，屏蔽件包括：内筒体22、上端板23、下端板24以及屏蔽体。内筒体22设置于外筒体21内，内筒体22的高度小于外筒体21，内筒体22的顶端和外筒体21的顶端平齐，内筒体22的底端与外筒体21的底端之间存在间距。上端板23和下端板24分别设置于内筒体22的顶部和底部，与内筒体22共同形成容纳空间。屏蔽体设置于容纳空间内。由于屏蔽件内未设置水平风道，因此，屏蔽体的厚度小于扇形屏蔽体16的厚度时，屏蔽体的屏蔽效果可以与扇形屏蔽体16的屏蔽效果相当。如此设置，能够降低屏蔽体的重量，降低环形腔体的负重。55.外筒体21、内筒体22、上端板23以及下端板24均由钢材制成。56.在一些实施例中，屏蔽体包括：交替布置的钢板层26和混凝土层25。混凝土层25可以由蛇纹石混凝土组成。由于混凝土在使用过程中会产生气体，因此，在环形底板对应外筒体21的径向内侧的表面可以设置气孔110，以使混凝土释放的气体能够通过气孔110流向屏蔽箱体10下方。57.在一些实施例中，多个加强件20包括多个第一加强件20和至少一个第二加强件20’。第一加强件20的直径小于第二加强件20’的直径，其中，第二加强件20’的屏蔽体还包括连接上端板23和下端板24的加强筋27。由此，以提高屏蔽体的结构强度。58.部分竖直风道上安装有通风调节器(图中未示出)，用于将通风罩1内的冷却空气直接引入竖直风道内。这样的竖直风道例如为独立热交换器和中间热交换器。由于对于热交换器而言，其需要更多的分量进行散热，因此，通过通风调节器将通风罩1内的冷却空气直接引入竖直风道内。59.剩余的部分竖直风道上不安装通风调节器。竖直风道的侧壁设有一圈通风孔151，水平风道161内的冷却空气经由通风孔151进入该竖直风道内。60.在一些实施例中，环形腔体内形成有沿竖向延伸的多个第二竖直风道181，第二竖直风道181与水平风道161连通，而不向下继续延伸。第二竖直风道181上安装有通风调节阀18，用于将通风罩1内的冷却空气引入水平风道161内。从各竖直风道流出的冷却空气进入堆坑，通过堆坑排风口，将主容器锥顶盖及其上各接管的辐射热量带走。61.在一些实施例中，多个扇形腔体101包括第一扇形腔体1011，其中，充排钠接管风道171设置于第一扇形腔体1011内。第一扇形腔体1011两侧的筋板15上分别设有通风孔151，以使相邻扇形腔体101的水平风道161的冷却空气能够进入第一扇形腔体1011的水平风道161内。62.由于充排钠接管风道171对于散热的要求较低，因此，第一扇形腔体1011内未设置第二竖直风道，而是通过通风孔151从相邻扇形腔体101的水平风道161向第一扇形腔体1011的水平风道161引入冷却空气。63.第一扇形腔体1011的空间相对较小，例如该第一扇形腔体1011对应的圆心角为10-20°左右。由于第一扇形腔体1011体积较小，从而在利用相邻扇形腔体101的水平风道161引入冷却空气时，也能够起到较好的冷却效果。64.在一些实施例中，第一扇形腔体1011内仅布置充排钠接管风道171和温度计接管风道172这两个竖直风道。65.参见图4，屏蔽箱体10中第二加强件20’的数量为两个，两个第二加强件20’相对于经过环形腔体的轴线o和充排钠接管风道171的轴线的竖直面n对称设置。在本技术实施例中，屏蔽箱体10也可相对于竖直面n对称设置。66.两个第二加强件20’的轴线的连线将环形腔体划分为大扇形区域103和小扇形区域102，第一加强件20全部位于大扇形区域103。参见图4，堆内电离室风道173、装料提升机接管风道177、卸料提升机接管风道178等位于小扇形区域102。本技术的发明人发现，该小扇形区域102上方由环形顶板负重的负载较轻，因此，此区域的环形顶板不容易发生变形，从而，第一加强件20和第二加强件20’全部位于大扇形区域103内。67.结合图1、图3以及图4，小扇形区域102的中部的第三扇形腔体1013和其两侧的第四扇形腔体1014上方没有通风罩1，因此，这些扇形腔体101内的冷却空气需要从相邻的第二扇形腔体1012引入。相应地，参见图1，每个第二扇形腔体1012设有2个第二竖直风道181，利用两个通风调节阀18向第二扇形腔体1012内引入冷却气体。其他的扇形腔体101(除第一扇形腔体1011、第二扇形腔体1012、第三扇形腔体1013、第四扇形腔体1014以外)中均至具有1个第二竖直风道，即，仅设置一个通风调节阀18。通过热工流体计算，该堆顶屏蔽结构可以实现各竖直风道的风量分配，满足堆顶屏蔽上表面的温度低于45℃。68.参见图7，在一些实施例中，竖直风道与主容器接管之间设有环形密封组件30，用于防止冷却空气从竖直风道的上方向外流出。竖直风道内可设置安装筒1721，密封组件安装于安装筒1721的上端面。69.参见图8和图9，在一些实施例中，环形密封组件30包括：环形下盖31，环形上盖32，滑动环33，以及密封圈34。70.环形上盖32与环形下盖31连接，以形成环形腔。环形腔的径向外侧端封闭，径向内侧端开放。滑动环33沿径向可滑动地设置于环形腔，其中，滑动环33的内径小于环形腔的内径，滑动环33的外径小于环形腔的外径。密封圈34设置于滑动环33的径向内侧，密封圈34用于套设在主容器接管上以与主容器接管密封连接。容易理解，密封圈34凸出于滑动环33的径向内侧。71.本技术实施例的环形密封组件30中，由于滑动环33能够沿径向可滑动地设置于环形腔，当主容器接管在水平方向存在位移时，滑动环33能够带动密封圈34发生相应地水平位移，从而不会影响竖直风道的密封性，也能够降低由于主容器接管在水平方向存在位移而对环形顶板造成的形变影响。72.密封圈34可以为橡胶圈。环形密封组件30还包括：压板35，用于将密封圈34固定。由于主容器接管与橡胶圈密封连接，因此，当主容器接管在竖直方向存在位移时，主容器接管可以相对于橡胶圈沿竖向移动，从而不会影响竖直风道的密封性，也能够降低由于主容器接管在竖向方向存在位移而对环形顶板造成的形变影响。73.滑动环33的径向内侧形成连续的两个阶梯槽，位于下方的阶梯槽用于放置密封圈34，位于上方的阶梯槽331用于安装压板35，以将密封圈34保持在下方的阶梯槽中。74.在一些实施例中，环形上盖32可以由两个半环形上盖可拆卸地组合而成。参见图8，两个半环形上盖可以通过连接件36连接在一起。在一些实施例中，滑动环33由两个半环可拆卸地组合而成，从而便于拆装。75.在一些实施例中，屏蔽箱体10还可包括：屏蔽筒19，活动地设置于竖直风道内。屏蔽筒19套设在主容器接管上。屏蔽筒19的内径小于竖直风道的内径，屏蔽筒19的外径大于竖直风道的内径，从而使屏蔽筒19与竖直风道之间形成阶梯屏蔽，提高屏蔽效果。容易理解，有的竖直风道设有屏蔽筒19，有的竖直风道可以不设置屏蔽筒19。76.在一些实施例中，扇形屏蔽体16与环形顶板之间形成上水平风道160，也称为第一水平风道，环形底板底部还形成有下水平风道162，也称为第三水平风道。77.对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。78.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。









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